【正文】 面的夾角α1(176。 缸體的強度計算（1）缸體壁厚驗算 （510）式中：——剛體實際最大承壓，MPa。此值僅當(dāng)活塞桿頭部距在載荷下發(fā)生最大撓度出的距離才適用其中為立柱活塞桿全部伸出時缸底和柱頭的軸銷孔之距。將數(shù)據(jù)代入（53）式得：圓整，取mm。一般取初撐力為倍的工作阻力。同時在插板下部外表面焊接有耳座，用于連接插板擺動千斤頂，以實現(xiàn)插板的擺動，有利于放煤。由于這兩種放煤機夠都有自己配套的支架結(jié)構(gòu)形式，本次設(shè)計采用了支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)，因此這里設(shè)計成在掩護(hù)梁后鉸接一個插板的放煤結(jié)構(gòu)。挑梁可以使前梁上下擺動，加大前梁端部的支撐力。支架常用的活動側(cè)護(hù)板形式有3種，即直角式單側(cè)活動側(cè)護(hù)板、直角式雙側(cè)活動側(cè)護(hù)板和折頁式單側(cè)活動側(cè)護(hù)板。即B、BB2三個點為液壓支架在三個位置時的前連桿的上鉸點。假設(shè)在液壓支架升降過程中，E1點近似在此直線上滑動。 (2) 過O點作水平線H－H線與底座相平行。2 支架在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護(hù)梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，應(yīng)滿足以下要求：支架在最高位置時，~，～；支架在最低位置時，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，,如果按鋼和矸石的摩擦系數(shù)為,即：,求得；為了安全可靠在最低工作位置時，應(yīng)使為宜，而Q角主要考慮掩護(hù)梁底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架不能降下來，一般取，在特殊情況下需要角度較小時，可提高后連桿下鉸點的高度。配置單向活動側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。為順利移架，前梁間一般要留有100～150mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。本支架立柱間距選1m。 頂梁覆蓋率頂板覆蓋率按下式計算：式中： ——頂梁覆蓋率； ——頂梁寬度（包括側(cè)護(hù)板伸出寬度），mm； ——頂梁總長度，mm； ——梁端距，mm； ——相鄰頂梁間間隙。一般為135～150mm，也是為了防止采煤機截割煤壁不齊，給推移輸送機留有一定距離。而一般支架間距，按下式計算：式中 ——支架間距(支架中心距)，mm； ——每架支架頂梁寬度，mm； ——相鄰支架(或框架)頂梁之間的間隙，mm； ——每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)；支架間距要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機溜槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂聯(lián)結(jié)塊的位置來確定，、,千斤頂聯(lián)結(jié)塊位置在溜槽長度的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外。 至 ，煤層較薄時選大值。11 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡單。3 放矸性能要好。由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機械性質(zhì)等的不同，對液壓支架的要求也不同。 后四連桿低位放頂煤液壓支架，支架后部由掩護(hù)梁，前后連桿，底座，尾梁行成工作空間，用以放煤和布置后輸送機。 中四連桿低位放頂煤液壓支架（擺動式放煤支架） 擺動式放煤機構(gòu)如下圖所示，由放煤千斤頂、小插板千斤頂、放煤擺動板組成，主體是放煤擺動板。尾梁搬動有利于落煤，插板伸縮值大，放煤口調(diào)節(jié)靈活，對于大煤塊的破碎能力強，可顯著提高頂煤的采出率。、頂板，設(shè)計低位放頂煤液壓支架，通過尾梁的控制實現(xiàn)性能優(yōu)良的放頂煤要求。為使操作，行人等比較方便，支架高度一般為2~3m。低位放頂煤液壓支架的放煤口位置低，尺寸大，而且是連續(xù)的，多為插板式。4 受頂板和煤層特性的限制，工作面推進(jìn)速度也受一定的限制。 roof beams。關(guān)鍵字：低位放頂煤液壓支架；立柱；頂梁；掩護(hù)梁；底座；放煤機構(gòu)。2 依靠礦壓自動破煤，大大減少設(shè)備的動力。 法國是最早生產(chǎn)和應(yīng)用放頂煤液壓支架的國家，20世紀(jì)60年代法國率先研制出節(jié)式放頂煤液壓支架，開采特厚煤層并獲得成功，70年代法國、英國、匈牙利、原聯(lián)邦德國和前蘇聯(lián)等國家又先后研制出插板式、開天窗式和開后門式放頂煤液壓支架，使得特厚煤層開采工藝有了新的突破，量和效率不斷提高。2 有較寬敞，便于控制的放煤口以及松動，破碎煤塊的輔助裝置。4 底板中等穩(wěn)定以下，可隨采隨冒。 中反四連桿放頂煤液壓支架1采用雙前連桿和單后連桿結(jié)構(gòu)的寬形反向四連桿機構(gòu)，布置在前后立柱之間，提高了支架的抗偏載能力和整體的穩(wěn)定性。[14]圖21 中四連桿低位放頂煤液壓支架（反向） 中正四連桿低位放頂煤液壓支架 從實踐及全國許多綜放工作面生產(chǎn)實踐證明，四柱正向四連桿支撐掩護(hù)式放頂煤支架在與圍巖的相互作用中，普遍存在前后排立柱受力不均衡現(xiàn)象，一般表現(xiàn)為前排立柱受力大，后排立柱受力小，甚至出現(xiàn)后排立柱受拉的現(xiàn)象，在這種工況下，支架的支護(hù)能力不能有效發(fā)揮，有效支護(hù)強度大幅度減小，底座前端對底板比壓增大，支架的力學(xué)特性惡化，嚴(yán)重時會影響工作面的正常生產(chǎn)和安全。掩護(hù)梁下部有可伸縮插板，放煤時收回插板，利用千斤頂?shù)纳炜s調(diào)整放煤口進(jìn)行放煤，放煤后伸出插板擋住矸石流入后輸送機內(nèi)。第3章 液壓支架的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 液壓支架設(shè)計的基本要求和基本參數(shù)采用綜合機械化采煤方法是大幅度增加煤炭產(chǎn)量、提高經(jīng)濟效益的必由之路。1 為了滿足采煤工藝及地質(zhì)條件的要求，液壓支架要有足夠的初撐力和工作阻力，以便有效地控制頂板，保證合理的的下沉量。8 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。調(diào)高范圍越大，支架適用范圍越廣，但過大的調(diào)高范圍給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計造成困難，可靠性降低。由（32）得：支柱應(yīng)采用雙伸縮立柱，但考慮其制造成本及放頂煤液壓支架工作條件，選擇單伸縮機械加長立柱。 頂梁長度的確定支架頂梁的長度與配套尺寸有直接關(guān)系。頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定。 立柱間距立柱間距指對支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言前、后柱的間距。本次設(shè)計選用較接式頂梁，鉸接式頂梁在前梁千斤頂?shù)耐评拢傲嚎梢陨舷聰[動，對不平頂板的適應(yīng)性強。掩護(hù)梁是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的掩護(hù)構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。 四連桿機構(gòu)的作用1 通過四連桿機構(gòu)，使支架頂梁端點的運動軌跡呈近似雙曲線，從而使支架頂梁前端的端頭離煤壁距離大大減小，提高了管理頂板的性能。首先用解析法確定掩護(hù)梁和后連桿的長度，如圖41所示。 (7) 過E1點作一條直線與水平線H－H平行的F－F直線，則H－H線與F－F線的距離為h1，即為液壓支架最高位置的計算高度。 (14) 以E3點為圓心，以掩護(hù)梁長L為半徑作圓，與圓弧相交于A2點，此點為液壓支架在最高位置時，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點。最終確定四連桿機構(gòu)的各項尺寸為：AO = 1500 mm AB = 400 mmBC = 2300 mm CD = 342 mm 底座液壓支架的底座常用形勢有3種，即整體式剛性底座、低分式剛性底座和鉸接式分體底座。根據(jù)安裝位置的不同，側(cè)推千斤頂?shù)脑O(shè)計也會有所不同，詳細(xì)參數(shù)見表41。當(dāng)千斤頂縮回時，因千斤頂活塞桿腔無液控單向閥鎖緊，所以在前梁上加設(shè)一個彈簧的機械鎖。3．當(dāng)有大塊煤落下時，利用插板尖齒可將塊煤破碎。將數(shù)據(jù)代入（51）式得：MPa初撐力大小對支架的支護(hù)性能和成本都有很大的影響。 支柱及相關(guān)液壓系統(tǒng)參數(shù)確定立柱的缸體內(nèi)徑按下式進(jìn)行計算： （52）式中： ——立柱缸體內(nèi)勁，mm ——支架承受的理論支護(hù)阻力，kN ——每架支架立柱數(shù)； ——安全閥的正壓力，MPa ——立柱最大傾角。油缸的穩(wěn)定性條件為： （58） 式中 : ——油缸穩(wěn)定的極限力，kN； ——最大工作阻力，kN； ——活塞桿斷面慣性矩（設(shè)加長桿為活塞桿進(jìn)行驗算）。若加長桿留在活柱內(nèi)的長度為200mm，則加長桿全部外伸時，最大偏距mm。將數(shù)據(jù)代入（513）式得：所以，焊縫強度滿足要求。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強度。下面簡單介紹我國液壓支架強度計算中的強度條件：1 強度校核均以材料的屈服極限計算安全系數(shù)。 （2）如果各結(jié)構(gòu)件計算出來的安全系數(shù)偏大時，可按標(biāo)準(zhǔn)鋼材厚度減薄，或減少加強筋數(shù)量和筋板高度，以減輕支架重量，降低成本。 ，；，；，；。 ⑴剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正）。此處按中性軸以上進(jìn)行計算，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計算，得：所以 ②危險截面中性軸處最大剪應(yīng)力 （6—8）式中： ——最大剪應(yīng)力； ——截面沿中性軸的總寬度；將數(shù)據(jù)代入（6—8）式得： ③安全系數(shù)計算 （6—9）將數(shù)據(jù)代入（6—9）式得：所以頂梁的剪力強度滿足設(shè)計要求。⑹剪切應(yīng)力和安全系數(shù)的計算由力矩圖可以看出，在危險截面處的剪應(yīng)力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。圖68掩護(hù)梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖69 掩護(hù)梁危險截面示意圖 ⑴各板形心位置⑵整個截面形心至1底面距離y: （6—13）將數(shù)據(jù)代入（6—13）得：⑶每個零件中心至截面形心之距： （6—14）將數(shù)據(jù)代入（6—14）得：⑷截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為： （6—15）式中： b—寬度； h—高度。在支護(hù)方面選擇穩(wěn)定性和支護(hù)性能較為優(yōu)良的四柱支撐掩護(hù)式形式，另外因為進(jìn)行放頂煤開采不需要大采高，所以沒有設(shè)計太高的支護(hù)高度；在放頂煤方面，選擇了小插板式放煤機構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在實際生產(chǎn)中一直都表現(xiàn)出很優(yōu)良的性能。在這里我首先要感謝我的指導(dǎo)老師——趙存友老師，趙老師在指導(dǎo)我們畢業(yè)設(shè)計方面非常嚴(yán)格，也相當(dāng)?shù)呢?fù)責(zé)。 Geomechanics Abstracts. 1980, 17(4):7071.73。在后期的設(shè)計過程我，因為缺乏經(jīng)驗，以及對支架的了解不是很深，所以沒少麻煩趙老師，從一開始的參數(shù)計算到后來的圖紙糾錯，幾乎每周都要麻煩老師一兩次。對于四連桿的設(shè)計，主要考慮能使支架的上升和下降成近似直線，運動寬度不能大于70mm。所以底座的彎曲強度符合設(shè)計的計算要求。①中性軸以上（或以下）的部分截面面積對中性軸的靜矩 式中：——中性軸以上（或以下）各部分零件斷面的面積； ——中性軸以上（或以下）各部分零件的中心坐標(biāo)（對截面形心）； ——危險截面的形心矩； ——每個零件形心至底面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。⑴剪力：（從右向左取，向上為負(fù)，向下力為正）E點：D點：C點：B點：A點：⑵彎矩：從A點向D點取距（從左向右取，順時針為正）A點：B點： C點：D點： 從E點向D點取距（從右向左取，逆時針為正）E點：D點：，其誤差在允許范圍內(nèi)。所以DD截面為危險截面，截面形狀如圖64。（2）整個截面形心至面的距離： （6—1）將數(shù)據(jù)代入（6—1）式得：（3）每個零件中心至截面形心之距： （6—2）將數(shù)據(jù)代入（6—2）式得：。 液壓支架的強度校核按理論支護(hù)阻力在前梁梁的最危險斷面處，對前梁進(jìn)行強度校核。 （2） 主要銷軸均采用CrMo或40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，按手冊中的屈服極限取值。底板與底座的接觸面積： 式中：——底座的長度；——底座的寬度。理論力學(xué)中一物體受幾個力作用下處于平衡狀態(tài)時，所受力和力矩之和為零，因此滿足靜力平衡的充分必要條件為：表53支架相關(guān)的尺寸參數(shù)前梁長度L1(mm)1300前梁千斤頂前絞點與前后頂梁絞點之距L2(mm)100頂梁前絞點與前立柱上絞點之距L3(mm)800前梁千斤頂后絞點與前立柱之距L4(mm)250前立柱上絞點與頂梁后絞點之距L5(mm)1330后立柱上絞點與頂梁后絞點之距L6(mm)330頂板對頂梁作用力與頂梁后絞點之距L7(mm)待求掩護(hù)梁上絞點與四連桿機構(gòu)瞬心的水平距離L8(mm)972前后連桿的下絞點的水平距離L9(mm)631底板對底座作用力與后連桿下絞點距離L10(mm)待求后立柱的下絞點與后連桿的下絞點的水平距離L11(mm)979前立柱的下絞點與后連桿的下絞點的水平距離L12(mm)175