【正文】 設(shè)計(jì)液壓缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸又足夠的輸出力、運(yùn)動速度和有效行程，同時(shí)還必須具有一定的速度，能足以承受液壓力、負(fù)載力和意外沖擊力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的公差等級、表面粗糙度和形位公差等級，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動平穩(wěn)性和耐用性。 與端蓋焊接的缸筒，使用 35 號鋼，機(jī)械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。 因此 ? ? 3 . 0 ~ 2 . 0 M P aP ? 取 ? ? M PaP ? 計(jì)算底板比壓時(shí)，首先計(jì)算底板與底座的接觸面積。 底座接觸比壓計(jì)算 頂板對支架的巨大載荷經(jīng)由整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。 頂梁強(qiáng)度計(jì)算 頂梁受力情況 頂梁承受一集中載荷，其受力圖如圖 3－ 2 所示。211 c o sc o s1 ?? BBA plplpS ?? ? ?1 1 5 7 1 5 0 0 0 c o s 6 3 6 9 5 0 0 0 c o s 29000 oo? ? ? ? 1073? mm 支架前連桿的受力 前連桿的受力為： ? ? ? ? ? ?? DBDBCDC ppp ?????? ?????? 239。1 s i ns i nc o sc o s1 1 ?????? 式中 f — 摩擦系數(shù)， ? ； Bp 、 39。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f ，目前國內(nèi)一般取～ 。 (2) 支架工作狀 態(tài) 支架在這三種狀態(tài)下是如何工作的呢 ?只要看支架的實(shí)際工作情況就可以知道，開始支架以初撐力為支撐頂板，此時(shí)為無壓狀態(tài)；當(dāng)周期來壓時(shí)，頂板下沉，使立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到大于安全閥調(diào)整壓力時(shí)，安全閥被打開，使立柱下腔壓力降低，稱為立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護(hù)頂板；如果繼續(xù)來壓，就要不斷讓壓，所以立柱要有一定的向下行程，如果沒有向下行程，稱為壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計(jì)和使用中必須注意避免的現(xiàn)象；當(dāng)支架前移后，此時(shí)頂板處于無支護(hù)狀態(tài)，頂板就要冒落，這就是液壓支架在工作過程中的三種狀態(tài)。 PbDp ??? 321 104? 32 ???? =2190 kN 立柱的工作阻力 立柱的工作阻力 ： 22 34 10Dp Pa???? kN 式中 D — 缸體內(nèi)徑， D = 300 mm ； Pa — 安全閥額定工作壓力， Pa = MPa 。 立柱布置 該液壓支架采用單伸縮立柱，立柱數(shù)目為 4。 取 K = ； M— 截割高度， m。39。B39。以 A’’點(diǎn)為圓心，以 倍的 L 為半徑作圓，與 E’’’A’’相交于 B’’點(diǎn)。 (9) 過 E’點(diǎn)作 F－ F 線的垂線。L1La圖 24 四連桿幾何作圖法原理圖 (1) 確定后連桿下鉸點(diǎn) O 點(diǎn)的位置，使它大體比底座略高，一般為 200～250mm，太低安裝銷子困難，太高底座又笨重。只要找到這個圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心，就可以找到前連桿的位置和長度了。 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 (1) 支架從最高高度降到最低高度時(shí)，如圖 2－ 1 所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的最大寬度 70e ? mm ，最好為 30mm 以下。目前液壓支架中心距大部分采用 ，大采高支架為提高穩(wěn)定性中心距可采用 。 (2) 研究特殊煤層使用的液壓支架，以適應(yīng)不同的開采條件。我們已先后制定液壓支 架系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 17 項(xiàng)，成為國際上液壓支架標(biāo)準(zhǔn)較完善的國家之一，促進(jìn)了液壓支架技術(shù)的發(fā)展。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 作為一種回采工作面的支護(hù)設(shè)備，液壓支架的架型、結(jié)構(gòu)與相關(guān)參數(shù)，必須與回采工作面的頂、底板條件和煤層條件相適應(yīng)，才能取得良好的支護(hù)效果。工作面的技術(shù) 設(shè)備又正在以迅猛之勢向前發(fā)展。為此，安全閥流量的選擇應(yīng)考慮立柱缸徑、沖擊載荷來壓程度。一但冒落，瞬間頂板壓力顯著增大，支架立柱安全閥來不及釋放，立柱可能遭破 壞。 (2) 最大和最小采高 根據(jù)最大和最小采高，確定支架的最大和最小高度，以及支架的支護(hù)強(qiáng)度。 (6) 為了操作和生產(chǎn)的需要 ，要有足夠?qū)挼娜诵械?。因?，液壓支架的設(shè)計(jì)工作是很重要的。雖然支架的液壓缸（立柱和千斤頂）種類、數(shù)量很多，但其液壓系統(tǒng)都是采用多執(zhí)行元件的并聯(lián)系統(tǒng)。 （ 3）工作中推移千斤頂不承受側(cè)向力，而是讓推移桿或框架承受，為此它們必須有足夠的強(qiáng)度，以保證工作的可靠性?？梢愿鶕?jù)工作面傾角方向調(diào)整一側(cè)固定，另一側(cè)活動，適應(yīng)性強(qiáng)。但當(dāng)改換工作面開采方向時(shí)，活動側(cè)護(hù)板便位于傾斜方向的上方，對調(diào)架、防倒等帶來不便，所以很少采用?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄 入工作面，減少冒矸形成的粉塵； （ 2） 導(dǎo)向。該結(jié)構(gòu)目前在中位放頂煤支架中大量采用， 它適合于中硬煤層、 Ⅱ 類中等穩(wěn)定的直接頂下使用。其特點(diǎn)是：立柱少，切頂能力弱；頂梁短，控頂距小；由前后連桿和底座鉸接構(gòu)成的四連桿機(jī)構(gòu)使抗水平力的能力增強(qiáng)，立柱不受橫向力；而且使板前端的運(yùn)動軌跡為近似平行于煤壁的雙紐線， 梁端距變化??；架間通過側(cè)護(hù)板密封，掩護(hù)性能好；調(diào)高范圍大，適用于松散破碎的不穩(wěn)定或中等穩(wěn)定的頂板。 液壓支架的分類 液壓支架按結(jié)構(gòu)形式劃分，可分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式三類。此時(shí)，支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓力決定的。 全套圖紙，加 153893706 液壓支架的 工作原理 液壓支架的主要動作有升架、降架、推移輸送機(jī)和移架。實(shí)踐表明液壓支架具有支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 (2) 承載 支架初撐后，進(jìn)入承載階段。 支架移動和推移輸送機(jī) 支架和輸送機(jī)的前移，由底座 10上的推移液壓缸 9來完成。 ①節(jié)式 節(jié)式支架由 2～ 4 個框架組成，用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)互相聯(lián)系，交替前進(jìn)。 頂梁 用途： (1) 用于支撐維護(hù)控頂區(qū)的頂板； (2) 承受頂板的壓力； (3) 將頂板載荷通過立柱、掩護(hù)梁、前后連桿經(jīng)底座傳到底板。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 活動側(cè)護(hù)板 用途： (1) 消除相鄰支架掩護(hù)梁和頂梁之間的架間間隙，防止冒落的矸石進(jìn)入支護(hù)空間； (2) 作為支架移架過程中的導(dǎo)向板； (3) 防止支架降落后傾倒； (4) 調(diào)整支架的間距。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)左右工作面來確定左側(cè)或右側(cè)為活動側(cè)護(hù)板。另一種是鉸接式側(cè)護(hù)板，如圖 15d所 示。 圖 17 單外形連桿結(jié)構(gòu) 圖 18 整體連桿結(jié)構(gòu)外形 推移機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 推移機(jī)構(gòu)完成推移輸送機(jī)和拉移支架的兩個基本動作。在框架后部有導(dǎo)向軸，并在底座的導(dǎo)向槽內(nèi)前后滑動，使框架能平穩(wěn)地前后移動。而每個綜采工作面平均需要安裝 150 臺液壓支架，可見對液壓支架的需求量是很大的。 (3) 防矸性能要好。 (11) 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡單。 (7) 井筒罐籠尺寸 根據(jù)井筒罐籠尺寸，考慮支架的運(yùn)輸外形尺寸。另外，掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除保證必要的強(qiáng)度和剛度之外，還要具有抗沖擊能力。我們也必須抓緊研制和推廣電液控制系統(tǒng)。另外 ， 將普遍采用額定壓力為 40MPa 、額定流量為 400L/min 的高壓大流量乳化液泵站 ， 以適應(yīng)快速移架的需要 ； 系統(tǒng) 采用環(huán)形或雙向供液 ， 保證支架有足夠的壓力達(dá)到初撐力 ， 保證支架接頂位置準(zhǔn)確。 (2) 完成液壓支架計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)的研究。 (6) 新架型研制成績顯著，架型結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善。 minM = minH + S2 = 3000 + 600 = 3600mm 。 因此，取底座長度為 3200 mm 。 從以上分析得知，為使支架受力合理和工作可靠，在設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的曲線運(yùn)動軌跡時(shí)，應(yīng)盡量使支架的工作段要取曲線向前凸的一段，所以當(dāng)已知掩護(hù)和后連桿的長度后，從這個觀點(diǎn)出發(fā)，在設(shè)計(jì)時(shí)，只要把掩護(hù)梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行作圖計(jì)算就可以了，其掩護(hù)梁和后連桿構(gòu)成 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖 2－ 2所示。E39。 (6) 以 A 點(diǎn)為圓心，以 L 為半徑作圓，與該直線相交于 E’點(diǎn)，即為掩護(hù)梁、與頂梁的鉸點(diǎn)。 (13) 以 E’’點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長 L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A’點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。則 AO、 AB、 BC、 CD 為液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)。39。 取 C = 300 mm ； 1Q — 液壓支架在最高位置時(shí)，后連桿與水平面的夾角。一般取初撐力為（ ～ ）倍的工作阻力。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 圖 27 立柱定位簡圖 確定立柱和千斤頂 立柱的尺寸 立柱采用單伸縮液壓缸 立柱的缸體內(nèi)徑： ?? c os4000Pan FD ? mm 式中 F— 支架承受的理論總載荷力， F＝ 10000 kN ； n— 每架支架立柱數(shù)， n = 4； Pa— 安全閥調(diào)整壓力， Pa = 40 MPa ； α — 立柱最大傾角，（支架降到最低位置時(shí) α 角最大）， α = 011 。 3 液壓支架 的受力分析及校核 支架的工作狀態(tài) (1) 頂板狀態(tài) 在采煤工作面中，當(dāng)煤被采出后，就會出現(xiàn)一定的空間，由于受上部巖層壓力。 (4) 通過分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降低，所以在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 a Da Cl 2S lP39。1239。1 c o sc o ss i n 1 ? ?s in c o sA C Cpf ???? ?? kN 式中 C? — 前連桿與水平線的交角， 62oC? ? ； D? — 后連桿與水平線的交角， 80oD? ? 。 掩護(hù)梁強(qiáng)度計(jì)算 掩護(hù)梁受力情況 由前面已經(jīng)求出掩護(hù)梁上前后連桿的銷軸處受力為 6013 kN 和4378kN ，其受力圖表示于圖 3－ 4。整體剛性底座的整體剛度和強(qiáng)度好，底座接底面積大，有利于減小對底版的比壓，但推移機(jī)構(gòu)處易積存浮煤碎矸，清理較困難，用于軟底板條件下工作面支架。 缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，國內(nèi)市場上已有內(nèi)孔經(jīng)珩磨或精加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有 20， 35， 45，27SiMn。 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。 (2) 缸體內(nèi)徑 。 對缸筒的要求： 有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 3 2 0 0 1 5 5 0 5 6 6 3 1 4 8 8 0 0 m mdA L B B? ? ? ? ? ? ? 然后計(jì)算底座對底板的平均比壓如下： 31 9 0 0 0 1 0 2 .8 63148800dFP A ?? ? ? MPa 安全系數(shù)： ? ? P? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 圖 3— 8 底座面積 立柱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算 立柱剛體強(qiáng)度驗(yàn)算 缸筒材料要求： 一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的可焊接性能。本支架使用帶有過橋的整體剛性底座。 圖 3－ 3 最大彎矩處的斷面圖 頂梁強(qiáng)度計(jì)算 a．形心位置 各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)列于表 3－ 1 中。1 c o sc o ss i n 1 ? ??DDA fp ?? c o ss in ?? ? ? ? ? ? ?1 5 0 0 0 c o s 6 8 0 5 0 0 0 c o s 2 8 0s i n 8 0 6 2 o o o ooo ?? ? ? ? ??? ? ?9 0 0 0 0 .3 s in 8 0 c o s 8 0oo ??? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)