【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shè)計(jì)的采高的變化范圍較小，因此采用單伸縮雙作用立柱結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)：行程： 1300缸內(nèi)工作壓力： 雙伸縮雙作用立柱缸徑的確定立柱缸體內(nèi)徑按下列公式計(jì)算： 式()式中：D——立柱缸體內(nèi)徑，； F——支架承受的理論總載荷力。 n——立柱的根數(shù)；——安全閥調(diào)定壓力，選型安全閥，； ——立柱最大傾角，代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得： 泵站壓力的確定本設(shè)計(jì)選用GRB315/，壓力。 立柱初撐力的計(jì)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(guān)數(shù)據(jù)，得： 安全閥壓力與立柱工作阻力的計(jì)算安全閥的調(diào)整壓力，按選定后立柱缸體內(nèi)徑D和支架承受的理論支護(hù)阻力來確定。即： 式()式中：按下式計(jì)算： 式()式中：——支架在最高位置時(shí)的傾角。求出后，再選出一個(gè)動(dòng)作壓力和相接近的標(biāo)準(zhǔn)安全閥，此安全閥的動(dòng)作壓力即為支架安全閥的調(diào)整壓力。本支架選取安全閥壓力=.立柱工作阻力的計(jì)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(guān)數(shù)據(jù)，得： 支架立柱的壁厚一般為，即中等壁厚，按下式計(jì)算： 式()式中：——缸內(nèi)工作壓力，； ——考慮管壁公差即侵蝕的附加厚度，一般??； ——強(qiáng)度系數(shù)，無縫鋼管??； D——立柱缸體內(nèi)徑。 ——缸體材料許用應(yīng)力，缸體選用，； 代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得： 圓整，取。 立柱缸體強(qiáng)度驗(yàn)算 當(dāng)時(shí)，按中等壁厚缸體公式進(jìn)行計(jì)算： 式()式中：——?jiǎng)傮w實(shí)際最大承壓。 代入相關(guān)數(shù)據(jù)得： 安全系數(shù)為： 式()式中：——缸體材料為無縫鋼管，； ——許用安全系數(shù)，一般取。代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得: 所以，缸體壁厚滿足強(qiáng)度要求。缸體與缸底焊縫強(qiáng)度按下式計(jì)算： ， 式()式中：——環(huán)形焊縫內(nèi)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(guān)數(shù)據(jù)，得： 焊縫抗拉強(qiáng)度：安全系數(shù)為： 式()代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得： 所以，焊縫強(qiáng)度滿足要求。 雙伸縮立柱穩(wěn)定性驗(yàn)算在雙伸縮油缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，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(jìn)行驗(yàn)算，其方法是把活柱與中缸的當(dāng)量慣性矩和相當(dāng)于單伸縮中活柱的慣性矩來計(jì)算，再用單伸縮求油缸穩(wěn)定性的方法進(jìn)行驗(yàn)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(nèi)徑，25。活柱采用45鋼空心桿，端部接小球頭，空心直徑： 式() 式中：——材料許用應(yīng)力，； ——立柱推力，； ——活柱空心直徑。代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：但是，為增加剛度，此處取。代入有關(guān)數(shù)據(jù)，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(jù)及查極限力計(jì)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(shè)計(jì)，可加大活塞桿直徑，加大缸體內(nèi)徑，知道滿足穩(wěn)定條件。代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得： 據(jù)此，查極限阻力計(jì)算圖，知：將此值代入式()，得： 所以，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)此類較薄煤層液壓支架的設(shè)計(jì)要充分依據(jù)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(shù)參數(shù)的確定應(yīng)滿足：(1)工作阻力、支護(hù)強(qiáng)度的要求；(2)穩(wěn)定性要好，抗扭能力強(qiáng)；(3)頂梁、掩護(hù)梁密封性能好；(4)拉架力大，走得動(dòng)；(5)能放煤，出煤易控制，(6)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單合理；(7)噴霧降塵裝置可靠實(shí)用。這樣在設(shè)計(jì)支架各個(gè)部件時(shí)，不僅要滿足強(qiáng)度要求，還要總體性能好。較薄煤層液壓支架的主要結(jié)構(gòu)有頂梁、掩護(hù)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(shè)計(jì)要求要滿足總體配套的要求，就是應(yīng)滿足采煤機(jī)、輸送機(jī)和支架配套的空間要求，支架前部能及時(shí)支護(hù)，后部便于放頂煤；應(yīng)有噴霧降塵裝置，為防止煤的自燃發(fā)火應(yīng)安裝必要的輔助裝置。特別是對(duì)于較薄煤層高效集約化生產(chǎn)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(shè)計(jì)選型，具有更重要的意義。各部件設(shè)計(jì)的基本要求：(1). 四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)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(fù)支撐頂煤，以利于放煤。頂梁為變斷面薄型、前翹整體頂梁、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)頂部頂板的支撐效果好，并具有較高的可靠性。(3). 掩護(hù)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(cè)向力傳至底板。它既要有足夠的強(qiáng)度和剛度，又應(yīng)滿足底板比壓不超限。保證支架整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵是在底座上鉸接四連桿機(jī)構(gòu)，在底座中間設(shè)置有推移裝置。(5). 推移裝置 此機(jī)構(gòu)關(guān)系到支架能否正常推移，由千斤頂和推移桿組成。推移桿結(jié)構(gòu)有長推桿或是由兩部分短推移桿組成。(6). 立柱 應(yīng)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(qiáng)度，具有良好的密封性，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，并能適應(yīng)支架的工作要求。 整體式頂梁 其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好；頂梁對(duì)頂板載荷的平衡能力較強(qiáng)；前端支撐力較大；可設(shè)置全場(chǎng)側(cè)護(hù)板，有利于提高頂板覆蓋率，改善支護(hù)效果，減少架間漏矸。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，頂梁前端一般前翹1~3。 鉸結(jié)式頂梁鉸結(jié)式頂梁。在前梁千斤頂?shù)耐评?，前梁可以上下擺動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性強(qiáng)。運(yùn)輸時(shí)可以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運(yùn)輸尺寸。前梁千斤頂必須有足夠的支撐力和連接強(qiáng)度，前梁上不宜設(shè)置側(cè)護(hù)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(hù)力大的特點(diǎn)，由于楔形與后梁為鉸結(jié)機(jī)構(gòu)，當(dāng)操作楔形千斤頂伸出或縮回時(shí)帶動(dòng)楔塊前后移動(dòng)，從而使楔形梁繞鉸軸上下擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍取決于楔塊的行程和楔角的大小。由于擺動(dòng)范圍較鉸結(jié)頂梁小，因而該梁具有鉸結(jié)梁的靈活性。此外，在運(yùn)輸時(shí)，楔形梁可以放到下垂位置，縮短了運(yùn)輸尺寸，從而方便運(yùn)輸和安裝。本次設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)支架的底座長度時(shí)，應(yīng)考慮如下方面：支架對(duì)底板的接觸比壓要??；支架內(nèi)部應(yīng)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(jié)構(gòu)，中檔后部上方為箱型機(jī)構(gòu)，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(shè)計(jì)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(qiáng)度好，底座底面積大，有利于減小對(duì)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(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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(yīng)高產(chǎn)高效的要求，但減少了底座接底面積，增大了對(duì)底座的比壓。 鉸結(jié)分體式底座底座為鉸結(jié)分體式底座，底座分為左右兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的兩部分，從中檔處鉸結(jié)，左右底座在垂直方向可相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，無剛性約束。這種底座對(duì)底板不平的適應(yīng)性好，減少了底座的扭轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)已較少采用。本次設(shè)計(jì)底座采用整體剛性底座