【文章內容簡介】 外一些大高度的新型支架上日益采用伸縮式立柱。由于本設計的采高的變化范圍較小，因此采用單伸縮雙作用立柱結構。設計參數：行程： 1300缸內工作壓力： 雙伸縮雙作用立柱缸徑的確定立柱缸體內徑按下列公式計算： 式()式中：D——立柱缸體內徑，； F——支架承受的理論總載荷力。 n——立柱的根數；——安全閥調定壓力，選型安全閥，； ——立柱最大傾角，代入相關數據，得： 泵站壓力的確定本設計選用GRB315/，壓力。 立柱初撐力的計算 式()式中：——立柱初撐力，[]。 ——泵站額定工作壓力[]減去從泵站到液壓支架沿程壓力損失后的值。代入相關數據，得： 安全閥壓力與立柱工作阻力的計算安全閥的調整壓力，按選定后立柱缸體內徑D和支架承受的理論支護阻力來確定。即： 式()式中：按下式計算： 式()式中：——支架在最高位置時的傾角。求出后，再選出一個動作壓力和相接近的標準安全閥，此安全閥的動作壓力即為支架安全閥的調整壓力。本支架選取安全閥壓力=.立柱工作阻力的計算： 式()式中：——單根立柱工作阻力，； ——安全閥額定工作壓力。 代入相關數據，得： 支架立柱的壁厚一般為，即中等壁厚，按下式計算： 式()式中：——缸內工作壓力，； ——考慮管壁公差即侵蝕的附加厚度，一般取； ——強度系數，無縫鋼管??； D——立柱缸體內徑。 ——缸體材料許用應力，缸體選用，； 代入相關數據，得： 圓整，取。 立柱缸體強度驗算 當時，按中等壁厚缸體公式進行計算： 式()式中：——剛體實際最大承壓。 代入相關數據得： 安全系數為： 式()式中：——缸體材料為無縫鋼管，； ——許用安全系數，一般取。代入相關數據，得: 所以，缸體壁厚滿足強度要求。缸體與缸底焊縫強度按下式計算： ， 式()式中：——環(huán)形焊縫內徑，； ——環(huán)形焊縫外徑(缸筒外徑)，； ——焊接效率，取； ——立柱工作阻力。代入相關數據，得： 焊縫抗拉強度：安全系數為： 式()代入有關數據，得： 所以，焊縫強度滿足要求。 雙伸縮立柱穩(wěn)定性驗算在雙伸縮油缸的穩(wěn)定性驗算時，假定活柱與中缸全部伸出，立柱在承受最大同心載荷的情況下進行驗算，其方法是把活柱與中缸的當量慣性矩和相當于單伸縮中活柱的慣性矩來計算，再用單伸縮求油缸穩(wěn)定性的方法進行驗算。油缸的穩(wěn)定性條件： 式()式中：——立柱的穩(wěn)定極限力。 ——立柱的最大工作阻力，； ——活柱斷面慣性矩，； ——中缸斷面性矩。 ——外缸斷面性矩。 上述各式中，——活柱直徑，16；——中缸直徑，23；——外缸直徑，30； ——中缸外徑，18； ——外缸內徑，25?；钪捎?5鋼空心桿，端部接小球頭，空心直徑： 式() 式中：——材料許用應力，； ——立柱推力，； ——活柱空心直徑。代入有關數據，得：但是，為增加剛度，此處取。代入有關數據，得：；。穩(wěn)定條件的適用范圍： ——活柱全伸出，活柱端部銷孔至活柱與中缸連接處之距。 ——中缸全伸出，活柱與中缸連接處至中缸與外缸連接處之距?！懈兹斐?，中缸與外缸連接處至缸底銷孔之距，根據及查極限力計算圖，可得值，將該值代入式()可得值。若求出的，立柱滿足穩(wěn)定條件。若，則要重新設計，可加大活塞桿直徑，加大缸體內徑，知道滿足穩(wěn)定條件。代入有關數據，得： 據此，查極限阻力計算圖，知：將此值代入式()，得： 所以，設計的立柱滿足穩(wěn)定性條件。第4章 較薄煤層液壓支架主要結構設計此類較薄煤層液壓支架的設計要充分依據煤層的賦存條件，頂、底板狀況，礦壓大小，工作面傾角，及煤層厚度、層理裂隙發(fā)育情況、硬度和開采方法等，支架總體技術參數的確定應滿足：(1)工作阻力、支護強度的要求；(2)穩(wěn)定性要好，抗扭能力強；(3)頂梁、掩護梁密封性能好；(4)拉架力大，走得動；(5)能放煤，出煤易控制，(6)液壓系統(tǒng)簡單合理；(7)噴霧降塵裝置可靠實用。這樣在設計支架各個部件時，不僅要滿足強度要求，還要總體性能好。較薄煤層液壓支架的主要結構有頂梁、掩護梁、前連桿、后連桿、底座推移裝置、立柱及各種千斤頂、液壓控制系統(tǒng)等組成。 各部件設計要求要滿足總體配套的要求，就是應滿足采煤機、輸送機和支架配套的空間要求，支架前部能及時支護，后部便于放頂煤；應有噴霧降塵裝置，為防止煤的自燃發(fā)火應安裝必要的輔助裝置。特別是對于較薄煤層高效集約化生產工作面，液壓支架的高可靠性，降——移——升——推循環(huán)速度、過渡支架等方面設計選型，具有更重要的意義。各部件設計的基本要求：(1). 四連桿機構應進行優(yōu)化設計，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結構上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。 (2). 頂梁 頂梁是支架主要承受頂板壓力的部件，并起切頂作用。它可多次反復支撐頂煤，以利于放煤。頂梁為變斷面薄型、前翹整體頂梁、結構簡單，對頂部頂板的支撐效果好，并具有較高的可靠性。(3). 掩護梁 受扭力和橫向載荷力大，是十分重要的部件。(4).底座 底座是將支架承受的頂板壓力和側向力傳至底板。它既要有足夠的強度和剛度，又應滿足底板比壓不超限。保證支架整體穩(wěn)定性的關鍵是在底座上鉸接四連桿機構，在底座中間設置有推移裝置。(5). 推移裝置 此機構關系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。推移桿結構有長推桿或是由兩部分短推移桿組成。(6). 立柱 應該具有合理的工作阻力和可靠的工作特性，而且要保證有足夠的抗壓、抗彎強度，具有良好的密封性，結構要簡單，并能適應支架的工作要求。 整體式頂梁 其特點是：結構簡單，可靠性好；頂梁對頂板載荷的平衡能力較強；前端支撐力較大；可設置全場側護板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護效果，減少架間漏矸。為改善接頂效果和補償焊接變形，頂梁前端一般前翹1~3。 鉸結式頂梁鉸結式頂梁。在前梁千斤頂的推拉下，前梁可以上下擺動，對不平頂板的適應性強。運輸時可以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運輸尺寸。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力和連接強度，前梁上不宜設置側護板。為順利移架，前梁一般要留100~150mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。 該梁具有整體剛性頂梁前端支護力大的特點，由于楔形與后梁為鉸結機構，當操作楔形千斤頂伸出或縮回時帶動楔塊前后移動，從而使楔形梁繞鉸軸上下擺動，其擺動范圍取決于楔塊的行程和楔角的大小。由于擺動范圍較鉸結頂梁小，因而該梁具有鉸結梁的靈活性。此外，在運輸時，楔形梁可以放到下垂位置，縮短了運輸尺寸，從而方便運輸和安裝。本次設計頂梁選擇整體式頂梁。底座是將板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。在設計支架的底座長度時，應考慮如下方面：支架對底板的接觸比壓要小；支架內部應有足夠的空間用于安裝立柱，液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置；便于人員操作相行走，保證支架的穩(wěn)定性等。通常，()。 整體剛性底座底座為整體式剛性底座，中檔前部一般有一高度50~100mm小箱型結構，中檔后部上方為箱型機構，推移千斤頂一般安裝在箱形體之下。整體剛性底座立柱柱窩一般要設計一過橋，以提高底座的整體剛性和抗扭能力。整體剛性底座的整體剛度和強度好，底座底面積大，有利于減小對底板的比壓。 底分式剛性底座底座為底分式剛性底座，底座底板是中分式的，中檔推移機構直接落在煤層底板上，前立柱柱窩前有過橋，中檔后部上方為箱形結構。由于底分式剛性底座中檔底板分體，推移裝置處的浮煤、碎矸可隨支架移架從后端排到采空區(qū)，不需要人工清理，適應高產高效的要求，但減少了底座接底面積，增大了對底座的比壓。 鉸結分體式底座底座為鉸結分體式底座，底座分為左右兩個相對獨立的兩部分，從中檔處鉸結，左右底座在垂直方向可相對錯動，無剛性約束。這種底座對底板不平的適應性好，減少了底座的扭轉和偏載載荷，但支架的整體剛性有所降低。目前這種底座的結構已較少采用。本次設計底座采用整體剛性底座