【文章內(nèi)容簡介】 活塞結(jié)構(gòu)，裝配方便，但密封圈本身加工較復(fù)雜。 活塞的軸向固定方式由三種：用螺帽加防松螺釘固定；用壓盤和螺釘固定；用半圓環(huán)加彈性擋圈固定。 活柱和活塞桿是立柱傳遞機(jī)械力的重要零件，它要能承受壓力和彎曲等載荷作用，必須耐磨和耐腐蝕，可用 27SiMn 或 45 號鋼制成。為防止在礦井條件下表面生銹和腐蝕，表面要鍍鉻，并要注 意保護(hù)，防止外部硬傷。 缸口用鋼絲擋圈固定，是在導(dǎo)向套外側(cè)裝有鋼絲擋圈，內(nèi)側(cè)裝有密封圈和防塵圈。這種結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定方式使用較多。 固定鋼絲和鋼絲擋圈的連接方式，不能耐高壓。當(dāng)密封液體壓力較高時，可采用半圓環(huán)結(jié)構(gòu)連接方式。 推移千斤頂 本支架采用直接連接方式的推移千斤頂。這種千斤頂結(jié)構(gòu)簡單，推溜力較小，一般用于支撐式支架。 前梁千斤頂 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 22 前梁千斤頂?shù)母左w用圓柱銷固定在前梁下端的耳座上，活塞桿與主梁與主梁相連接。前梁千斤頂?shù)幕钊?腔液路上，裝有液控單向閥和安全閥，以保證前梁的初撐力和工作阻力。 液壓支架基本技術(shù)參數(shù)的確定 確定和選擇液壓支架及其主要部件的基本參數(shù)。 支護(hù)面積 支架的支護(hù)面積按下式計算： )( ??? LbF （ m2） 式中 F — 支架的支護(hù)面積（ m2） L — 支架頂梁的長度（ m） ? — 移架后頂梁前端到煤壁的距離（ m），一般取 ? =300mm 故本支架支護(hù)面積為： )(2)( ??????? LbF （ m2） 支護(hù)強度 支護(hù)強度是液壓支架的一個重要參數(shù)，它是 指支架對單位面積頂板提供的工作阻力，按下式計算： )( 13LLL pKq nP s??（ kN/m2） 式中： P— 立柱總工作阻力（ N）； sK— 支護(hù)效率； pL — 支架中心距（ mm）； nL — 梁端距（ mm）； 13L — 頂梁長度（ mm）。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 23 支撐式支架 sK =1，所以有： )( 13LLL pKq nP s??=)4540300(1900 120200000? ?= 確定立柱的技術(shù)參數(shù) 立柱的缸體內(nèi)徑按下式進(jìn)行計算： ?? c os40ad np FD ?(cm) 式中 dD — 立柱缸體內(nèi)徑（ cm） F — 支架承受的理論支護(hù)阻力（ kN） n — 每架支架立柱數(shù) ap — 安全閥調(diào)正壓力（ MPa），按產(chǎn)品樣本選取 ? — 立柱最大傾角 本支架中， F =20200kN， n =4， ap =40MPa， ? =0176。 則有 2020200c o s40 ??????? ?? ad np FD(cm) 按照北京煤礦機(jī)械廠標(biāo)準(zhǔn)（ Q/BM32782）表 21 選取比計算值大的標(biāo)準(zhǔn)作為內(nèi)徑 eD ，再按表 22，表 23選取配合尺寸。 表 21 單位： mm 50 63 80 100 110 125 140 （ 145） 160 180 200 （ 210） 220 （ 230） 250 活塞桿、活塞外徑尺寸見表 22 所示 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 24 表 22 單位： mm 32 40 45 50 63 70 (85) 90 100 (105) 110 115 (120) 125 (130) 140 (150) 160 (170) (185) (190) 200 (210) 220 (240) 注：括號內(nèi)尺寸不符合國標(biāo)（ GB234880） 雙 伸縮立柱的缸徑、柱徑組配關(guān)系見表 23所示 表 23 外 體內(nèi)徑 (mm) 250 230 200 180 160 (220)* 中缸 外徑 (mm) 240 220 190 170 150 210 中缸內(nèi)徑 (mm) 200 180 160 140 125 180 活柱外徑 (mm) 185 160 130 120 105 140 工作阻力 (Kn) 1960 1764 1372 1078 784 1568 外缸 額定 工作壓力 (MPa) 中缸 額 (MPa) 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 25 定 工作壓力 推薦選用管材 外缸 29928 273 25 24526 21924 19420 273 34 中缸 25626 232 242 20024 18024 15920 15220 活柱 圓鋼 15220 注：缸體材料屈服強度不低于 ，活柱屈服強度不低于 本支架選單伸縮立柱， 但工作阻力大 ,缸體內(nèi)徑較大 ,此標(biāo)準(zhǔn)中無能滿足要求 ,故終選 尺寸如下： 外 缸 外 徑： 450mm； 外缸內(nèi) 徑： 400mm； 活柱外徑： 340mm； 活柱內(nèi)徑： 350mm。 立柱的初撐力與泵站的額定工作壓力 立柱的初撐力按下式進(jìn)行計算： bpDP ??? 10421 ? 式中 bp — 泵站額定工作壓力 (MPa)，這里 取 bp = 則有 9 5 221 ???????? bpDP ?(kN) 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 26 安全閥壓力和立柱工作阻力的確定 立柱工作阻力計算公式如下： aPDP ??? 10422 ? 式中： aP — 安全閥的調(diào)正壓力，這里取 aP =40MPa 則有 502440104 222 ??????? aPDP ? (kN) 推移千斤頂 參數(shù)確定 1． 推移千斤頂 的缸徑確定 本支架 采用 浮動活塞式 推移千斤頂，其缸體內(nèi)徑 按下兩式聯(lián)立求得 ： 240 dPFDby ?? ? ； btPFd ?? 式中 D—— 推移千斤頂缸體內(nèi)徑 (cm)； bP —— 泵站額定工作壓力 (MPa)； d—— 活塞桿直徑 (cm)。 yF —— 移架力 (kN)。 tF —— 推 溜 力 (kN)。 一般 tF =100kN，在薄煤層中 yF =100~150kN；中厚煤層中 yF =150~250kN；厚煤層中 yF =300~400kN。 則有： )(0 4 1 0 02 0 04040 cmP FFD b ty ?? ????? ?? 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 27 缸徑 (mm) 160 140 125 100 80 63 50 桿徑 (mm) 140 100 85 100 85 70 70 (63) 50 45 45 40 32 泵壓 (MPa) 推力 (kN) 637 490 392 245 157 98 63 拉力 (kN) 1500 38 44 23 30 284 12 15 9 10 4 5 4中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 28 由以上計算出來的推移千斤頂缸體內(nèi)徑，再按 上表 選取 。本支架中 D 取125mm， d取 70mm。 2. 推移千斤頂行程 推移千斤頂?shù)男谐膛c推移步距有關(guān)，當(dāng)推移步距為 600mm 時，推移千斤頂?shù)男谐虨?700～ 750mm,按規(guī)定取 700mm 或 750mm。 2 5 4 4 7 7 8 8 8 8 0 推薦材料規(guī)格(mm) 缸 19422 16820 14614 12114 10214 8311 桿 15217 105圓鋼 95圓鋼 110 105圓鋼 95圓鋼 85圓鋼 80 85圓鋼 70圓鋼 / / / / / 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 29 表 25 液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表 設(shè)備（部件） 名稱 項目 單位 技術(shù)參數(shù) 支架整體性能 支架高度 m 支架寬度 m 支架中心距 m 支護(hù)強度 kN/㎡ 2170 對底板比壓 MPa 初撐力 kN 3956 工作阻力 20200 操作方法 本架操作 泵站壓力 MPa 立柱 型式 懸浮式 根 數(shù) 根 4 缸徑 mm 450 柱徑 mm 350 初撐力 kN 工作阻力 （ P=40MPa ） kN 5024 行程 mm 790 推移千斤頂 型式 浮動活塞式 根數(shù) 根 1 缸徑 mm 100 柱徑 mm 90 行程 mm 800 回拉 千斤頂 型式 雙作用單伸縮 根數(shù) 根 1 缸徑 mm 240 桿徑 mm 200 行程 mm 800 前梁千斤頂 型式 雙作用單伸縮 根數(shù) 根 2 缸徑 mm 200 桿徑 mm 150 行程 mm 500 尾梁千斤頂 型式 雙作用單伸縮 根數(shù) 根 2 缸徑 mm 200 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 30 桿徑 mm 150 行程 mm 500 配套設(shè)備 采煤機(jī) MXA300/ 型 刮板輸送機(jī) SGB732/320 3 液壓支架的受力分析 概述 液壓支架工作狀態(tài) 在采煤工作面液壓支架支護(hù)頂板時，當(dāng)煤層被采動后，頂板有壓力顯現(xiàn)。作用在支架上的載荷，大體上可以分為兩個部分（如圖 41 所示），其一是直接頂形成的壓力 Q1，其二是老頂形成的壓力 Q2 。如果直接頂比較完整，在工作面煤壁上方的直接頂呈懸臂狀態(tài)，則 Q1由工作面煤壁和支架共同承受。若直接頂很破碎，在工作面煤壁上方的直接頂已經(jīng)斷裂，則 Q1由支架單獨承受。位于直接上方的老頂通常不與直接頂一起冒落。當(dāng)直接頂在支架頂梁之后冒落時， 老頂呈懸臂狀態(tài)。由老頂形成的懸臂梁的一端支撐在直接頂跨落后的碎矸上，另一端則支撐在支架和煤壁上方的直接頂上，并形成載荷 Q2。隨著煤壁的推進(jìn)，老頂懸露長度變短， Q2 在增加。當(dāng)老頂懸露部分達(dá)到一定長度，起自重使其斷裂，于是老頂懸露長度變短， Q2 立刻降到最小值，在采煤工作面連續(xù)開采過程中，工作面不斷前移， Q2 由小到大，再由大到小，這樣周而復(fù)始的變化。 Q2 每次遞增直至老頂斷裂，稱為老頂周期來壓。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 31 圖 41 支撐式支架在中硬以上穩(wěn)定 頂板條件下的受力情況 液壓支架的結(jié)構(gòu)和支架液壓系統(tǒng)必須保證液壓支架具有完全適應(yīng)頂 板變化的性能。采煤機(jī)采過一個截深之后，支架前移一個步距，支護(hù)新暴露出來的頂板。此時，頂板尚無下沉現(xiàn)象，支架以“初撐力”支撐頂板。此后，頂板開始破碎和下沉或斷裂，支架承載加大，直至立柱下腔壓力達(dá)到安全閥調(diào)整定值，安全閥釋放，立柱下縮。稱此現(xiàn)象為液壓支架的“讓壓”現(xiàn)象。這時立柱以“工作阻力”支護(hù)頂板。隨著頂板壓力不斷加大，立柱就要不斷“讓壓”下縮。為避免立柱完全縮回，支架出現(xiàn)“壓死”現(xiàn)象，采煤工作面的生產(chǎn)循環(huán)應(yīng)保證在“壓死”前就前移。 計算載荷的確定 液壓支架實際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷 既非集中載荷，又非均勻載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡化計算，作如下規(guī)定： 把支架簡化成一個平面桿系結(jié)構(gòu)，同時為偏于安全，按集中載荷進(jìn)行計算。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計 32 2. 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來計算。 3. 頂梁、底座與頂?shù)装逭J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律，沿支架寬度方向為均勻分布。 4. 通過分析和計算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實際支護(hù)阻力降低，所以在進(jìn)行強度計算時不計，使掩護(hù)梁偏于安全。 5. 立柱和短柱按最大工作阻力來計算。 6. 作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有兩 種情況：一種是由于支架在承載讓壓時，由于頂梁前端運動軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的趨勢，水平力為頂梁合力