【正文】 在此次液壓支架設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)過(guò)程中，張靜老師給予了我親切的關(guān)懷和大力幫助，使本人無(wú)論在學(xué)習(xí)方法方面，還是在研究分析問(wèn)題能力方面都有了很大的提高。 基于 Pro/E的三維設(shè)計(jì)使我對(duì)于三維軟件的應(yīng)用進(jìn)一步熟悉了，以前對(duì)于三維軟件的應(yīng)用還是很生疏，通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到三維軟件在設(shè)計(jì)中的重要作用。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 411 位置與時(shí)間關(guān)系圖 上圖為頂梁頂點(diǎn)位置隨著時(shí)間的變化曲線。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 運(yùn)動(dòng)分析 在液壓支架零、部件裝配和運(yùn)動(dòng)仿真完成后，就可以利用 Pro/E對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)行模型進(jìn)行干涉檢驗(yàn)，包括靜態(tài)檢查和動(dòng)態(tài)檢查等等。 綜以上所述對(duì)零件進(jìn)行裝配完成后零件圖如圖 46， 47 所示。 (5) 給零件進(jìn)行裝配定位。在裝配時(shí) , 系統(tǒng)還提供了零件的編輯修改功能 ,不管如何編輯和在何處編輯零部件 , 整個(gè)裝配部件保持關(guān)聯(lián)性 , 如果修改某些零部件 , 則引用它的裝配件自動(dòng)更新 , 反應(yīng)它的最新變化。 液壓支架零件建模 下面以液壓支架前連桿的設(shè)計(jì)為例詳細(xì)說(shuō)明自上而下的設(shè)計(jì)方法。, 其強(qiáng)度條件為 n= b? /? ≥[n]其中 T—計(jì)算出的焊接應(yīng)力 (5) 許用擠壓應(yīng)力按下式進(jìn)行計(jì)算 [ 0? ] = sT (6) 各結(jié)構(gòu)件鋼板應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） (7) 安全系數(shù)，各安全系數(shù)如下所示 前 梁： 頂 梁： 底 座： 掩護(hù)梁： 活塞桿 前連桿： 后連桿： 立 柱： 缸 體： 焊 縫： 注：頂梁底座安全系數(shù)為 ，主要考慮加載時(shí)加載到工作阻力 倍，掩護(hù)梁、連桿、銷軸不能進(jìn)行加載強(qiáng)度校核，為便于安全取 ，各結(jié)構(gòu)件計(jì)算出來(lái)的安全系數(shù)如果偏大時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)鋼材厚度減小，或減少鋼板筋數(shù)量，筋板高度，使安全系數(shù)不要超過(guò)太大，以減輕支架重量，降低成本。 （ 4）作用力對(duì)支架受力的影響 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 煤塊作用力增加，使支護(hù)強(qiáng)度，支護(hù)效率和切頂能力減小，同時(shí)連桿力減小，底座比壓分布改善和增加支架縱向穩(wěn)定性。則當(dāng)3LgX? 時(shí)，載荷分布為三角形。 千斤頂缸體強(qiáng)度驗(yàn)算 缸體壁厚驗(yàn)算： 當(dāng) ?? 時(shí)按中等壁厚缸體公式計(jì)算，此處 D? ＝ 25。所以校核后柱窩處的斷面強(qiáng)度，其斷面表示于圖 32 中。 0RM ?? ,即： 0)424702(s i n435c os702s i n974c os435s i n701c os435s i n1546c os)688860538(239。 圖 33 頂梁與掩護(hù)梁尺寸 根據(jù)（ 35）式，支架工作阻力為： ? ? ?????? ???????????? lkQleQtgPPPPtgfP xyBBBBA ?????? 239。只有 tg θ 值很小時(shí)， ftg? 才能忽略不計(jì)。 (4) 摩擦系數(shù)的影響 對(duì)支架承載能力的影響摩擦系數(shù)對(duì)支架承載能力的影響表現(xiàn)在 11 tg??項(xiàng)中。 (3) 支架承載能力隨高度的變化 由支架載荷 AP 的式子可以知道，其中 ? 、 ? 、 l 是隨高度而變化的，因此支架的支撐力也就隨著高度而變化。 (2)tg θ值對(duì)支架承載能力的影響 在以上各式中有多項(xiàng)公式包含 tg θ，分析如下： O 點(diǎn)是瞬時(shí)中心，隨著支架高度的變化， O 點(diǎn)的位置也發(fā)生變化， tg θ也跟著發(fā)生變化。 立柱支撐在頂梁，當(dāng)立柱的工作阻力為 BP ，傾角為 ? 時(shí)，顯然支架的承載能力與 BP ?cos 有直接的關(guān)系。211 ???????? SPPlPl ABB ?? 由上式得： ? ?239。前排立柱工作阻力為 BP ,后排立柱工作阻力為 39。 各部件受力分析及強(qiáng)度校核 支架的受力分析與計(jì)算，是按理論力學(xué)中力矩平衡的原理來(lái)計(jì)算的。 (2) 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來(lái)計(jì)算。 為使冒落矸石不從連桿處掉落到支架內(nèi)，本次設(shè)計(jì)后連桿為整體式。該底座的缺點(diǎn)是在推移機(jī)構(gòu)外易積存煤碎矸，影響支架正常工作，必須及時(shí)清理。 （ 2）油缸主要有立柱、推移千斤頂、平衡千斤頂、側(cè)推千斤頂、前梁千斤頂?shù)?。支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種支架。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓支架工作原理 液壓支架是由乳化液泵站提供乳化液作為動(dòng)力來(lái)源的，由液壓系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，液壓油缸和金屬構(gòu)件等組成。 隨著科技不斷發(fā)展，液壓支架的結(jié)構(gòu)的可靠性會(huì)不斷改進(jìn)與提高。我國(guó)自 1973 年開(kāi)始大規(guī)模引進(jìn)德國(guó)、英國(guó)等先進(jìn)國(guó)家的綜采設(shè)備，經(jīng)歷了消化、吸收和改進(jìn)提高的過(guò)程，到目前已形成了較完整的設(shè)計(jì)、制造和科研體系 ，液壓支架的制造和采煤技術(shù)已有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。目前國(guó)外液壓支架的研究發(fā)展正在逐步向大噸位，大缸徑方向發(fā)展。 國(guó)內(nèi)外液壓支架的研究現(xiàn)狀及發(fā)展 煤是人類生活的重要能源，煤的開(kāi)采時(shí)刻與我們生活相關(guān)，而煤的開(kāi)采主要是利用液壓支架等配套的綜采設(shè) 備工作的。 關(guān)鍵詞 ： 液壓支架 四連桿機(jī)構(gòu) 底座 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ABSTRCT The prehensive mechanization of coal mining is a strategic measure to the acceleration coal industrial development of our country , raise labor productivity substantially , realize the modern of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of prehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. First, the correlation of the hydraulic support data collection, collation, understanding of the structure of hydraulic support, types, working principle, characteristics, objectives and requirements。液壓支架是綜合機(jī)械化采煤方法中最重要的設(shè)備之一。因此，液壓支架的性能和可靠性是決定綜采成敗的關(guān)鍵因 素之一。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ,1991 年德國(guó)煤礦使用液壓支架共 134 套 , 采煤工作面全部實(shí)現(xiàn)了綜合機(jī)械化。制定有關(guān)支架檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) 11 項(xiàng)，建立了各項(xiàng)支架檢測(cè)手段，造就了一支研究、制造和使用液壓支架的龐大隊(duì)伍 。 ZY 兩柱掩護(hù)式支架的比重將大大增加 , 缸徑將增至 Φ360mm , 端頭支架、輕放多用途支架將被廣泛使用。 （ 2） 利用 Pro/E建立液壓支架三維模型。液壓支架在工作過(guò)程中，不僅要支撐頂板，維護(hù)安全工作空間，而且要隨工作面的推進(jìn)，進(jìn)行移架和推移輸送機(jī)。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 支撐掩護(hù)式支架的立柱均為兩排，每排兩根，一般情況 兩排立柱都直接支撐在頂梁上，個(gè)別情況下，也有后排立柱支撐在掩護(hù)梁上而前排立柱支撐在頂梁上。 掩護(hù)梁 圖 24 掩護(hù)梁 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 掩護(hù)梁分別與頂梁和前、后連桿相連接，其主要作用有： (1) 承受上部頂板的水平分力和側(cè)向力，增強(qiáng)支架的抗扭性能； (2) 掩護(hù)梁與前后連桿、底座形成四連桿機(jī)構(gòu)，保證支架的穩(wěn)定性； (3) 對(duì)后部落煤起到阻擋作用，維護(hù)工作空間。 前后連桿的結(jié)構(gòu)如圖 26，圖 27。 液壓支架的架型特點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)采用四柱支撐掩護(hù)式液壓支架，該支架具有以下特點(diǎn)： （ 1）支架型式為：四柱支撐掩護(hù)式液壓支架； （ 2）對(duì)支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，梁端距變化應(yīng)小；頂梁前部較薄強(qiáng)度、剛度應(yīng)充分保證； （ 3）支架的四連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要從考慮梁端距變化量控制著手，并能與其它構(gòu)件形成剛性好、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的整體結(jié)構(gòu)； （ 4）頂梁和掩護(hù)梁帶單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板，能實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)頂?shù)恼{(diào)整； （ 5）封底底座，減小底座比壓、增大底座剛度、強(qiáng)度； （ 6） 支架的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有 “人機(jī)學(xué) ”的觀點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，制造成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成本低； （ 7）采用雙紐線連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)掩護(hù)梁和支架底座，以增加支撐力，增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f，目前國(guó)內(nèi)一般取 ～ 。一下就是根據(jù)這一理論對(duì)支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受 力分析和計(jì)算。2111 ???????? ??????????? kQeQltgPfPls tglPPlltgLPPllXyAABBBB ?????? （ 31） ?XF =0,即： 0c o ss i ns i n 2239。1????????????? （ 37） 參數(shù)對(duì)支架性能的影響 支撐掩護(hù)式支架在工作過(guò)程中，各主要部件的受力是變化的，其影響因素有諸多方面。? 26? 時(shí)， cos ? ? ，所以支架承載能力將顯著的減?成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 小。所以 tg θ值過(guò)大對(duì)支架受力不利。所以設(shè)計(jì)支撐掩護(hù)式支架時(shí)，應(yīng)特別注意使支架承載力在整范圍內(nèi)的變化盡量小。 水平載荷的方向可以只考慮向后作用。因此其極限條件為： ? ? 0sin ?? CD ?? （ 38） 得： DC??? ＝ 0成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 即： DC??? 當(dāng)分母等于 1 時(shí)， CP 和 DP 得最小值，其條件為： ? ? 1s in ?? CD ?? （ 39） DC??? ＝ 90? 由以上兩個(gè)條件得到下列結(jié)論，前后連桿不能平行放置，前后連桿的水平支架必須要有差值，從連桿受力的角度著眼，其差值應(yīng)越大越好，極限差是 90? 。 根據(jù)（ 36）式，后連桿的受力為： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ??????????????????????????????? o i o o s20xx i n1c o ss i nc o sc o ss i n1239。 ( 0 .3 0 2 0 .8 2 5 ) c o s 0 .8 2 5 sin 0 .2 4B A B BM R P P??? ? ? ? ? ? ? 1212( 0 . 3 0 2 0 . 8 2 5 0 . 3 2 5 ) c o s ( 0 . 8 2 5 0 . 3 2 5 ) 39。 千斤頂活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算 在承受同心最大軸向載荷時(shí)，千斤頂?shù)某跏紦隙?1? 為： ? ? ?? c o s22 2121211 ??????? PllGlal ll (316) 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 由于推移千斤頂不承受活塞桿的縱向重力載荷，所以在計(jì)算時(shí) ?cos2 21 ?PllGl這項(xiàng)可以不計(jì)算。有戲頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。接近支護(hù)高度最高處，頂梁受力最大，支護(hù)效率最高，其支護(hù)效率為頂梁合力與工作阻力之比。 ④ 以上主要件的強(qiáng)度條件為 n = max/s?? ≥[n] 其中 max? :危險(xiǎn)斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力 [n]：許用安全系數(shù)