【正文】 選用較接式頂梁，鉸接式頂梁在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動，對不平頂板的適應性強。頂梁寬度根據(jù)支架間距和架型來定。由（32）得：支柱應采用雙伸縮立柱，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。8 支架的穩(wěn)定性要好，底座最大比壓要小于規(guī)定值。第3章 液壓支架的整體結構尺寸設計 液壓支架設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。[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，支架的支護能力不能有效發(fā)揮，有效支護強度大幅度減小，底座前端對底板比壓增大，支架的力學特性惡化，嚴重時會影響工作面的正常生產(chǎn)和安全。4 底板中等穩(wěn)定以下，可隨采隨冒。 法國是最早生產(chǎn)和應用放頂煤液壓支架的國家，20世紀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。關鍵字：低位放頂煤液壓支架；立柱；頂梁；掩護梁；底座；放煤機構。 roof beams。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。、頂板，設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。 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。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等的不同，對液壓支架的要求也不同。11 要易于拆卸，結構簡單。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)結塊的位置來確定，、,千斤頂聯(lián)結塊位置在溜槽長度的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外。 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（包括側護板伸出寬度），mm； ——頂梁總長度，mm； ——梁端距，mm； ——相鄰頂梁間間隙。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。2 支架在最高位置時和最低位置時，頂梁與掩護梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，應滿足以下要求：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梁上，根據(jù)物理學摩擦理論可知，,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，應使為宜，而Q角主要考慮掩護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。假設在液壓支架升降過程中，E1點近似在此直線上滑動。支架常用的活動側護板形式有3種，即直角式單側活動側護板、直角式雙側活動側護板和折頁式單側活動側護板。由于這兩種放煤機夠都有自己配套的支架結構形式，本次設計采用了支撐掩護式液壓支架的結構，因此這里設計成在掩護梁后鉸接一個插板的放煤結構。一般取初撐力為倍的工作阻力。此值僅當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。)5最高位置前連桿與水平面的夾角α1(176。 （3） 活塞桿均采用27SiMn號鋼，取屈服極限。（4）截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為： 式中： ——寬度； ——高度。所以CC截面為危險截面，截面形狀如圖66。⑹剪切應力和安全系數(shù)的計算由力矩圖可以看出，在危險截面處的剪應力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。趙老師總是不厭其煩的給我解釋講解，而且相當?shù)募毿?。為期近三個月的畢業(yè)設計即將結束，在老師的督促下我也順利的完成了我的畢業(yè)設計。最大彎矩。 ①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（對截面形心）； ——危險截面的形心矩； ——每個零件形心至面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。圖61前梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖62 前梁危險截面示意圖（1）各板形心位置板1： （一塊）； 板2： （兩塊）；板3： （兩塊）； 板4： （五塊）。當然強度條件要以現(xiàn)階段液壓支架所選用的材料、制造工藝以及失效形式等為依據(jù)，隨著時間的推移，如果上述諸點有變化，強度條件也必須作相應調整。將數(shù)據(jù)代入（512）式得：焊縫抗拉強度：MPa 安全系數(shù)為： （513）式中 ——許用安全系數(shù)，一般取。將數(shù)據(jù)代入（55）、（56）得:即 取40MPa合理立柱工作阻力按下式進行計算： （57）將數(shù)據(jù)代入（57）式得： 液壓支架立柱強度驗算表52 液壓支架立柱已知參數(shù)初撐力1005工作阻力1256油缸外徑245活柱外徑180油缸內徑200活柱內徑150續(xù)表加長桿直徑150130立柱調高行程1400液壓行程800加長桿調高600驗算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定性。式中 —— 支架頂梁長度，mm； —— 梁端距，mm； —— 支架頂梁寬度，mm； —— 相鄰支架頂梁間隙，mm。在千斤頂活塞腔油路上加液控單向閥鎖緊，并加安全閥進行保護。則AO、AB、BC、CD為液支架的的四連桿機構。 (6) 以A點為圓心，以L為半徑作圓，與該直線相交于E1點，即為掩護梁、與頂梁的鉸點。 四連桿機構由于考慮放頂煤后鉸接插板擺動千斤頂?shù)母缮鎲栴}，本次設計前后四連桿都采用單獨鉸接。支架常用頂梁形式有3種：整體頂梁、鉸接頂梁和楔形結構頂梁。 頂梁寬度，本次設計取支架頂梁的最小寬度為1420mm,最大寬度為1590mm,選取雙側活動側護板，亦即頂梁側護板側推千斤頂?shù)男谐倘?70mm。由支架的最大、最小高度，可得活塞的行程為 1500mm；而活塞全部縮回時立柱的總長，暫用支架的最小高度 1700mm。7 調高范圍大，照明和通信方便。綜合以上三種方案，本次設計選取后四連桿低位放頂煤液壓支架形式進行設計。 6底座對底板比壓分配合理，前端比壓較小，能適應軟底板條件，移架阻力小，有利于順利移架。3 對于松軟和易碎裂煤層，厚度為5~8m左右時，可選用掩護式支架，采用天窗式結構，如單輸送機放頂煤支架；對于煤層較大，煤質較硬，但節(jié)理發(fā)育，易碎裂的煤層，可用支撐掩護式支架，采用插板式或天窗插板式等結構。這三種型式的支架在不同的開采條件下取得良好的效果，為放頂煤技術的發(fā)展提供了裝備技術的保證。通過對現(xiàn)有低位放頂煤液壓支架的分析，優(yōu)勢對比，設計出適合的結構形式，最后對立柱、頂梁、掩護梁和底座進行了強度校核計算。 shield beam。無支架背煤煤炭損失，放煤在支架后方，放煤效果好，煤塵小，后輸送機外運煤順利，一般不需要清理后放浮煤。 支架結構方案設計低位放頂煤液壓支架常見的支撐方式有兩柱掩護式和四柱支撐掩護式。放煤擺動板內部有軌道，用以安裝小插板，上端鉸接在掩護梁放煤口上沿，在中、下部由兩個一端固定在底座上的放煤千斤頂推拉，使放煤擺動板上、下擺動，與掩護梁形成一定的角度，用于破碎頂煤和打開整個窗口。為了有效的支護和控制頂板，必須設計出不同類型和不同結構尺寸的液壓支架。12 液壓元件要可靠。 底座長度的確定底座起將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)定支架的作用。對于穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值要求為60～70%，對于中等穩(wěn)定頂板覆蓋率δ值要求為75～85%，對于破碎頂板，覆蓋率δ指應達到85～95%。本次設計的液壓支架為了適應復雜的頂板情況，所以采用鉸接式頂梁。設計步驟：掩護梁上絞點與頂梁頂面之距根據(jù)支架最大高度確定,一般支架取150～200mm，重型支架取210～260mm。 (10) 在垂線上作液壓支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點為E3。結合本次設計的需求，選擇直角式雙側活動側護板。插板由插板千斤頂與掩護梁梁相連，與掩護梁鉸接，是實現(xiàn)放頂煤的直接部件，其主要作用有：根據(jù)設計要求：初撐力 = =kN 移駕力和推溜力 移駕力和推溜力都是有推移千斤頂來決定的，所以要正確地選擇推移千斤頂，一般而言，移架力與支架結構、質量、煤層厚度、頂板性質有關。 （1）在承受同心最大軸向載荷時，油缸的初始撓度為： (59) 式中 ——立柱總重，（假設350kg）； ——缸體軸線與水平面夾角，； ——活塞桿端部銷孔至最大撓度處的距離，取1889mm； ——缸底銷孔至最大撓度處的距離，981mm； ——工作位置時立柱長度，； ——活塞桿全部外伸時，導向套前端至活塞末端間距，； ——活塞桿與導向套處的最大配合間隙，； ——活塞桿與缸體的最大配合間隙，； ——和范圍內的斷面慣性矩； ——立柱的初始撓度； ——立柱在工作載荷下的最大撓度； ——活塞桿頭部至最大撓度處的距離； ——工作中立柱的最大縱向載荷。)51最高位置后連桿與水平面的夾角α2(176。 （4） 結構件、銷軸和活塞桿的強度條件為： 式中 ——危險斷面計算出的最大應力，MPa； ——許用安全系數(shù)。每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—3）將數(shù)據(jù)代入（6—3）式得：； ；； 。最大彎矩。由材料力學可知，中性軸處剪應力為最大，所以按此處進行校核。在這里我除了佩服老師的工作態(tài)度以外，我還相當?shù)呐宸蠋煹膶I(yè)水品。致 謝畢業(yè)設計作為我們大四畢業(yè)生的最后一次考核，它是對我們四年所獲知識的一次全方面綜合性的運用。對各點左右剪力計算如下：A點：B點：C點：⑵彎矩：從A點向C點取距（從左向右取，順時針為正）A點：B點：C點：所以CC截面為危險截面，截面形狀如圖69。由材料力學可知，中性軸處剪應力為最大，所以按此處進行校核。最大彎矩421740Nm。前面的內容已經(jīng)給出了支架主要零部件受力分析和負荷的計算方法，但是由于液壓支架的結構特點、外載荷特點以及其使用條件的特殊性，在強度計算中的強度條件也是有其特殊性的。 （2）缸體與缸底焊縫強度驗算焊縫應力： （512） 式中 ——環(huán)形焊縫內徑，200mm； ——環(huán)形焊縫外徑（缸筒外徑）, 245mm； ——焊接效率，??； ——立柱工作阻力,12561kN。 3立柱的初撐力立柱初撐力按下式進行計算： （54）式中 ——泵站額定工作壓力減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值，取MPa將數(shù)據(jù)代入(54)式得:4. 安全閥壓力和立柱工作阻力的確定安全閥的的調整壓力，按選定后的立柱缸體內徑和支架承受的理論支護阻力來確定，即： （55）式中按下式計算: （56）式中——支架在最高位置時立柱傾角，度。 (51)式中 ——支架總工作阻力，N； ——支護效率；因此架的支護面積，m2。當千斤頂伸出時，護幫板支撐在煤壁上。 (18) 過點C向H－H線作垂線，交于D點。 (5) 過A點作一條直線與水平線H－H線相交其交角為。低位放頂煤液壓支架的掩護梁還要