【文章內(nèi)容簡介】 底座是液壓支架的主要承載部件，它把頂板的壓力傳遞給底板，它是支架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，因此，對(duì)底座的設(shè)計(jì)有以下要求： ；；、推移千斤頂、液壓操縱系統(tǒng)和其他裝置；、操縱支架和采煤機(jī)等；；6 滿足快速移架和順序排矸的要求； 底座的結(jié)構(gòu)型式通常有三種類型： （a） （b） 底座分類1整體式整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小，(a)所示。2對(duì)分式為使底座在一定范圍內(nèi)適應(yīng)底板起伏不平的變化，通常把底座制成前、后或左、右對(duì)分的形式，（b），兩者用過橋連接。3底靴式 底靴式底座的特點(diǎn)是每根立柱支撐在一個(gè)底靴上，立柱之間用彈簧鋼板連接，立柱與底靴之間用銷軸連接，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕便，動(dòng)作靈活，對(duì)底板的不平整適應(yīng)性強(qiáng)，但剛性差，與底板的接觸面積小，穩(wěn)定性較差，一般用于節(jié)式支架上。各種型式的底座前端都制成滑撬形，以減小支架的移架阻力，同時(shí)底座后部重量大于前部，避免移架時(shí)啃底。 整體式底座根據(jù)以上分析，選擇整體式底座。四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座后部，在兩內(nèi)主筋中間形成較高的鉸點(diǎn)位置，這主要是為了形成足夠的后工作空間，在不影響人行通道的基礎(chǔ)上，前、后連桿鉸接點(diǎn)應(yīng)盡量前移。在兩內(nèi)主筋間下部布置有推拉裝置。有兩個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，在底座側(cè)面靠前位置設(shè)有拉后輸送機(jī)千斤頂?shù)目刹鹧b固定耳座。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，比壓小。立柱是支架的承壓構(gòu)件，它長期處于高壓受力狀態(tài)，它除應(yīng)具有合理的工作阻力和可靠的工作特性外，還必須有足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度、良好的密封性能，結(jié)構(gòu)要簡單，并能適應(yīng)支架的工作要求。1)立柱數(shù)目前過內(nèi)支撐式支架立柱數(shù)為2～6根，常用為4根；掩護(hù)式支架為2柱；支撐掩護(hù)式支架為4柱。2)支撐方式支撐式支架立柱為垂直布置。掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于300（支架在最低位置時(shí)），由于角度較大，可使調(diào)高范圍增加。同時(shí)由于頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護(hù)能力增大。支撐掩護(hù)式支架，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求呈傾斜或直立布置，一般立柱軸線與頂梁垂線夾角小于100（支架在最高位置時(shí)），由于夾角較小，有效支撐能力較大。3)立柱間距立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言即前、后柱的間距。立柱間距的選擇原則為有利于操作、行人和部件合理布置。支撐式和支撐掩護(hù)式支架的立柱間距為1～。4)立柱類型立柱按動(dòng)作方式，分為單作用和雙作用；按結(jié)構(gòu)分類，分為活塞式和活柱式；按伸縮方式分為單身縮和雙伸縮。a b cd e f 立柱類型單作用活塞式；b—單作用柱塞式；c—雙作用活塞式；d、e、f—雙伸式1)立柱缸體內(nèi)徑和活塞外徑D= 式（）式中： D—立柱缸體內(nèi)徑mmF1—支架承受的理論支護(hù)阻力KNnd—每架支架立柱數(shù)Pa—安全閥的正壓力，pa=40mpaαm —立柱最大傾角（度） 代入公式（213）得Dd==查表21 取整為200mm。表21 立柱缸體內(nèi)徑Dd標(biāo)準(zhǔn)值列表506380100110125140145150180200210220230250260表22 立柱缸徑缸、活塞柱徑配合關(guān)系表外缸內(nèi)徑/mm250220200180160140活塞外徑/mm240210185170150130工作阻力/KN2352196017641372980784額定工作壓力/MPa502)立柱初撐力和工作阻力P1= (KN) 式（）式中： —立柱初撐力 KN Pb — 泵站壓力 選用XRB2B型乳化液泵站，壓力Pb=35 Mpa考慮各種損失，按32MPa計(jì)算。代入公式（214）得== = 式（）式中： —立柱工作阻力，KNPa —安全閥調(diào)整壓力，安全閥選用YF1B型調(diào)正壓力=40 MPa。代入公式（214）得：==1256 KN推移裝置推移裝置由推移千斤頂和推移桿組成。推移桿為焊接結(jié)構(gòu),具有足夠的強(qiáng)度和剛度。其推移裝置可使支架及輸送機(jī)產(chǎn)生相互導(dǎo)向的防滑功能。支撐掩護(hù)式支架所需的移架力不僅應(yīng)克服底板的摩擦力，還應(yīng)克服兩旁相鄰支架的摩擦力以及由于移架時(shí)立柱的剩余載荷引起的頂板對(duì)支架的摩擦力 ，所以它需要的移架力要比支撐式支架大得多。為獲得較大的移架力，掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架的推移裝置常增加一個(gè)推移框架，以便利用推移千斤頂?shù)耐屏σ萍埽ν屏铩ＶЪ軗尉o頂板時(shí)，液壓控制使推移千斤頂活塞桿縮回，推移千斤頂?shù)睦?jīng)導(dǎo)向塊變?yōu)閷?duì)傳力框架的推力而把運(yùn)輸機(jī)推向煤壁。支架卸載后，液壓控制使推移千斤頂活塞桿伸出，此時(shí)運(yùn)輸機(jī)不動(dòng)，導(dǎo)向塊成為固定支點(diǎn)，推移千斤頂?shù)耐屏Π阎Ъ芤浦列碌墓ぷ魑恢?，這時(shí)傳力框架承受拉力。短框架推移裝置與長框架推移裝置工作原理形同無論是長框架還是短框架推移裝置，都可以把推移千斤頂設(shè)計(jì)成傾斜裝置，前高后低。這樣避免移架是底座前端扎底，有利于移架動(dòng)作的順利完成。長框架推移裝置的缺點(diǎn)是傳力框架較長，桿端面小，因而剛度不易保證，容易發(fā)生彎曲變形。在這里采用長框架推移裝置。推桿采用16Mn鋼板焊接而成，主要由主筋板，大耳座、小耳座、加強(qiáng)筋板組成，長1080㎜，寬290㎜。設(shè)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)：表 23 液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)支架整體性能支架高度mm3600～4700支架寬度mm1500支架中心距mm1500支護(hù)強(qiáng)度MPa對(duì)底板比壓MPa初撐力 kN工作阻力kN5000操作方法本架操作泵站壓力MPa35下圖為用Solidworks所繪立體總圖。圖215 放頂煤液壓支架本章完成了液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括支架主要尺寸的確定，頂梁、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定，底座、立柱及液壓千斤頂?shù)倪x擇。其中重點(diǎn)進(jìn)行了支架四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，由此得到支架各部分的設(shè)計(jì)參數(shù)。第3章 液壓支架的受力分析放頂煤液壓支架作為放頂煤開采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備 ,它設(shè)計(jì)的好壞 ,是放頂煤開采技術(shù)能否進(jìn)一步推廣和發(fā)展的關(guān)鍵。本文以放頂煤液壓支架為例 ,探討放頂煤液壓支架的受力分析 ,以便把放頂煤液壓支架設(shè)計(jì)得更合理 ,更科學(xué)。 頂梁分離體受力分析、X： 式（） 式（）式中：—頂梁所受集中力 KNω—頂梁頂板摩擦系數(shù) ， ω=—前排立柱的合力 =2512（KN）P—后排立柱的合力，P=2512（KN） —頂梁a 點(diǎn)所受垂直力，KN由式(31)和(32)聯(lián)立，求Fn整理得 式（）式中： θ—瞬心角（度）代入公式（33）得:≈ KN 由式（31）得:=(sin18?+sin8?)= (KN)由式（35）得:ya=－2512（cos18?+cos8?）= (KN) 式（）式中：x —后梁集中力作用點(diǎn)與頂梁后端之距 mm ?！谧o(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距 ， =400mm—前排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁后端之距 ， =2590mm—后排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁后端之距， =590mm—前排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距， =257mm—后排立柱上鉸點(diǎn)與頂梁上表面之距 ， =257mm—前排立柱上鉸點(diǎn)與前后梁鉸點(diǎn)之距 ， =3085mm 在把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進(jìn)一步計(jì)算出載荷在頂梁上面的分布情況。由于頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。為了計(jì)算方便，假設(shè)頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線性分布。設(shè)頂梁長為Lg，頂板的集中載荷為F1，其作用點(diǎn)距頂梁一端為x。則 頂梁三角形載荷分布 頂梁梯形載荷分布時(shí)，載荷分布為三角形。頂梁前端比壓q2為0，頂梁后端比壓q3為：10 MPa 式（）式中： —頂梁后端比壓, mpa Bm—頂梁寬度，Bm=1500mm代入公式（37）得MPb)當(dāng)＞X＞時(shí),載荷呈梯形分布，頂梁前端比壓為： 式（）式中： —頂梁前端比壓, mpa Lg—頂梁長度， 5675mmB—頂梁寬度，Bm=1500mm代入公式（38）得=頂梁后端比壓為 式（）代入公式（39）得:= Mpa支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束，其結(jié)構(gòu)尺寸已定。再經(jīng)受力分析，其外載荷也已確定。于是可求出支架實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度如下式： 式（）式中： Lg—頂梁長度， mmB—頂梁寬度，Δ—頂梁前端至煤壁的距離，300mm代入公式（310）得:＝。寫出連桿受力F5,F6的表達(dá)式。后連桿受力: 式（）式中： —后連桿與水平的夾角， 75度—前連桿與水平面的夾角，57度的反作用力。 代入公式（）得:＝ KN前連桿受力： 式（）代入公式（）得＝ KN取底座為分離體進(jìn)行受力分析，可求出底板對(duì)底座的支撐反力及作用點(diǎn)的位置如下： 底座分離體受力 式（）= KN 式（）式中： F1`—底座集中力大小，KN F前連桿＇—F前連桿的反作用力。X＇—底座集中力距底座后端距離，mm—前后立柱下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =200mm —前連桿下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =1452mm—后連桿下鉸點(diǎn)距底座下平面之距， =900mm—前后立柱下鉸點(diǎn)之距， =1200mm—后排立柱下鉸點(diǎn)與底座后端之距， =1192mm—前后連桿下鉸點(diǎn)水平距離 ， =792mm的反作用力由于支架重量相對(duì)于支架所受工作阻力很小，所以支架的重量可以忽略不計(jì)，支架底座集中力與頂梁集中力相等, KN由式（38）得X`=本章對(duì)支架重要部件進(jìn)行了受力分析，主要包括頂梁、掩護(hù)梁及底座的受力分析，由于這些構(gòu)件在工況下的受力較為復(fù)雜，在對(duì)其受力分析時(shí)采用分離式的分析方法，這樣就簡化了分析過程，式分析過程更為清晰。第4章 液壓支架強(qiáng)度校核在液壓支架的研制，試驗(yàn)過程中，各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。由于液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，外載荷特點(diǎn)以及使用條件的特殊性，在強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件也有其特殊性。當(dāng)然強(qiáng)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(shí)間的推移，如果上述諸點(diǎn)有變，強(qiáng)度條件也必須作相應(yīng)的調(diào)整。我國液壓支架強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件：1. 強(qiáng)度校核均以材料的屈服極限計(jì)算安全系數(shù)。2. 結(jié)構(gòu)件、銷軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件。1) 各構(gòu)件通常采用16Mn等普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，并由具有標(biāo)準(zhǔn)厚度的鋼板焊接而成，取＝459MPa2) 底座用HT300，取3) 主要銷軸均采用CrMo等合金結(jié)構(gòu)鋼取屈服極限＝561Mpa4) 活塞桿均采用45號(hào)鋼，取屈服極限＝5) 結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強(qiáng)度條件為 式（）式中－危險(xiǎn)斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力，MPa，－許用安全系數(shù)3. 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度＝1020MPa，強(qiáng)度條件為 式（）式中：－缸體許用應(yīng)力，MPa－許用安全系數(shù)，～41）焊條抗拉強(qiáng)度?。?61Mpa，其強(qiáng)度條件式中σ－計(jì)算出的焊縫許用應(yīng)力按焊條類型確定2）許用擠壓應(yīng)力按下式計(jì)算 式（）安全系數(shù)，查書得表：表41 安全系數(shù)安全系數(shù)前梁頂梁底座主要軸缸體焊縫活塞桿[n] ～4～4 頂梁的強(qiáng)度校核 頂梁中部集中載荷實(shí)驗(yàn)加載方式示意圖，剖面線部分為頂梁中部所加的鋼條，也就是作用力的位置。鋼條所在的位置為，兩柱窩中點(diǎn)。現(xiàn)將此實(shí)驗(yàn)中頂梁的受力模型列于下圖中：、受力圖、剪力圖和彎矩圖圖b為剪力圖，從右向左取，向上為負(fù)，向下為正。對(duì)一個(gè)點(diǎn)左右的剪力計(jì)算如下：A: QA左＝P1=2512 KNB: QB右=P2=2512 KN QB左=P2+F=2512+= KNC: QC右=P2=2512 KN圖c為彎矩圖25121000=105 由計(jì)算得知，按彎壓聯(lián)合計(jì)算，不如按最大彎曲應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力大。為了安全，在AA截面，采用最大彎曲應(yīng)力進(jìn)行校核。計(jì)算截面面積F及截面形心至a－a面的距離y。 全部厚度為δ＝30mm首先對(duì)每塊鋼板編號(hào)，把位置狀態(tài)相同和截面積相同的鋼板編成一個(gè)號(hào)，然后計(jì)算截面面積最后計(jì)算截面形心距即：圖 頂梁截面圖F1=L1δ2=2=F2=F3=L2δ2=2= m2F4=F5=L4δ