【文章內容簡介】 要在頂梁掩護下工作，以此來計算頂梁長度。3） 頂梁長度的計算由于本設計的支架是支持掩護式，故采用支撐掩護液壓支架頂梁長度計算公式：頂梁長度=（配套尺寸+底座長度+）—（）+掩護梁與頂鉸接點至頂梁后端點的距離式中：配套尺寸——參考原煤炭部煤炭科學研究院編制的綜采設備配套圖冊確定 底座長度——底座前端至后連桿下鉸點的距離；由1知底座長度為2800mm e——支架由高到低頂梁前端點最大變化距離；由四連桿機構的設計知e= 、 ——如圖26所示，支架在最高位置時，分別為后連桿和掩護梁與水平面的夾角，=78176。、=59176。掩護梁與頂梁鉸接點至頂梁后端點的距離，本設計取200mm。參考以上公式和查閱綜采支護手冊得，取頂梁長度取3550mm，此外應注意采用及時支護方式，即先移架后推溜，因此要求要求頂梁由較大的長度。4） 頂梁寬度的確定—，下限為側護板收縮時的運輸寬度，，取B=。2. 立柱及柱窩位置的確定1）支架立柱數(shù)的確定目前國內支撐式液壓支架立柱數(shù)為2—6根，常用為4根；掩護式液壓支架為2根；支撐掩護式液壓支架為4根。本設計立柱數(shù)為4.2）立柱上校窩位置的確定液壓支架立柱上柱窩位置的確定原則，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。但頂板載荷復雜，分布規(guī)律因支架頂梁與頂板的接觸情況而異。為簡化計算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長度力向技線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均勻分布。把支架的空間桿系結構，簡化成平面桿系結構。同時為偏于安全，可以認為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長度方向向后越來越大，呈三角形分布，并按集中載荷計算。所以，支架支撐力分布也為三角形，以此計算立柱上校窩位置。此時認為支架頂梁承受集中載荷F1在頂梁1／3處，取頂梁為分離體，受力情況如圖210所示: 對A點取矩：；即整理得： （29）式中：x——支架后排立柱上柱窩至頂梁和掩護梁鉸點的距離，m； F1——支架支護阻力，F(xiàn)l＝，kN；q——支架最大支護強度，kN／； ——支護面積，；——頂梁長度(不包括頂梁與掩護梁鉸點至頂梁后端的距離)，m； ==； ，——前、后排各立柱工作阻力之和，kN；——頂梁和掩護梁鉸點至頂梁頂面的距離，m；取=——立柱上柱窩中心至頂梁頂面的距離，m；取=,——前后排立柱在最高位置時的傾角，（176。）。 W——頂梁與頂板間的摩擦系數(shù)㈠支護強度q確定 支護強度取決于頂板性質和煤層厚度。可根據(jù)下列公式采用插值法計算： （210）式中：——當支架最大采高為Hm時，支架應有的支護強度，KN/——在選擇表21中的低于Hm但與之相鄰的采高相對應的支護強度，KN/——在選擇表21中的高于Hm但與之相鄰的采高相對應的支護強度，KN/——所對應的采高，m——所對應的采高，m； 表21支架架型確定參數(shù)㈡確定支架支護阻力支架工作阻力應滿足頂板支護強度的要求支架工作阻力P應滿足頂板支護強度的要求，即P=* KN (211)式中：——支架的支護面積，可按下式計算：（212）式中：L——支架頂梁長度，m C——梁端距，m B——支架頂梁寬度，m K——架間距，m，故不用插值法計算，查資料得q=,梁端距C，，取C=，B+K==（+）=所以，F(xiàn)1=KN=KN㈢ 立柱工作阻力， 對于支撐式支架，支架立柱的總工作阻力等于支架工作阻力。對于掩護式和支撐掩護式支架，由于受到立柱傾角的影響，支架工作阻力小于支架立柱的總工作阻力。工作阻力與支架立柱的總工作的比值，稱為支架的支撐效率，所以支架立柱的總工作阻力Pt為： (213)支撐式支架的效率為100﹪，支撐掩護式和掩護式支架取η=80％左右。 Pt=10179。／=10179。KN前后排立柱數(shù)相等，初步可設為==10179。KN㈣ 確定 直接支撐的支撐掩護式支架，立柱的傾角較小，且一般后排的立柱的傾角小于前排立柱的傾角；支撐掩護式支架，根據(jù)結構要求呈傾斜或直立布置，一般立柱軸線與頂梁垂線的夾角小于10176。（支架在最高工作位置時），因為夾角小，有效支撐力較大。取=5176。，=3176。㈤ 確定前后排立柱間距 立柱間距的選擇原則為有利于操作、行人和部件合理布置。支撐式和支撐掩護式液壓支架的立柱間距為1—，選立柱間距=。代入公式（29）得x=，取整為330mm。2）立柱下柱窩位置計算 立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端比壓小。同時考慮柱前行人和支架的調高范圍以及下柱窩與前連桿下鉸點的距離，一般按支架在最低工作位置時，立柱最大傾角應小于30。來考慮，具體計算如圖211所示。圖211下柱窩位置計算圖 按幾何關系列出的下列諸公式進行計算： (214) （215）將（215）代入（214）得：（216）式中：H3=H2(h2+h3) ——支架最低位置時，前排立柱傾角，176。； ——前后排立柱下鉸點之距，m； ——支架最低位置時，后連桿與水平面夾角 ——支架最低位置時，掩護梁與水平面夾角由立柱上柱窩計算得：=，h2=，x=；由四連桿機構設計知：A=，G=，Q2=176。,P2=176。圖212液壓支架總體簡圖①． 立柱下柱窩中心至底座地面的距離 按比例類比ZZ4000/17/35型液壓支架，取h3=280mm②． 前后排立柱最低位置時的傾角， 一般按支架在最低工作位置時，立柱最大傾角應小于30176。來考慮，且一般后排立柱的傾角也應小于前排立柱的傾角。③． 確定前后排立柱間距 參考《礦山機械》，一般選取800950mm，由繪圖知=④． 確定H3 H3=H2(h2+h3)=(+)=代入公式216得x1=，取整為：1216mm支架總體簡圖如圖212所示為了設計計算方便，要對支架的外載荷和支架本身進行簡化，現(xiàn)概述下：(1)把支架簡化成一個平面桿系結構。為偏于安全，在計算時把外載荷視為集中載荷。(2)金屬結構件校直梁理論計算。(3)頂梁、底座與頂?shù)装灞徽J為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律分布，沿支架寬度方向為均勻分布。(4)通過分析和計算可知，掩護梁上殲石的作用力，只能使支護架實際支護阻力降低。所以在進行強度計算時忽略不計，使掩護梁偏于安全。(5)立校和短校按最大工作阻力計算。(6)產生作用在頂梁上的水平力的情況有兩種，一是由于支架讓壓凹縮，頂梁前端點運動軌跡為近似雙紐線，頂梁與頂板間產生相對位移，頂板給予頂梁水平摩擦力；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受到一個指向采空區(qū)的水平摩擦力。(7)按不同支護高度時各部件最大受力值進行強度校核。 易得： （217）首先取頂梁為分離體，如圖214所示。寫出內力xb，yb以及Fn作用點的位置x的表達式。 （218） （219）（220）式中，α1，α2角可由結構尺寸算出，即為α1=5176。，α2=3176。圖213支撐掩護式支架整體受力圖214頂梁分離體受力再取掩護梁為分離體，如圖215所示，寫出連桿受力F5，F(xiàn)6的表達式，求出Fn。 （221） (223) （223）圖215掩護梁分離體受力Fn求出后，代入式220，可求出x。 （224） 再取底座為分離體，如圖216所示，可求出底板對底座的支撐反力F1’及其作用點的位置x’： （225） （226） 立柱的負載在這里主要計算其實際支護阻力F1，F(xiàn)2，分兩種情況。 前后排立柱的實際支護阻力FF2，由前面受力分析得出的公式223和224反求。即為：式中：R——頂板對支架的載荷，本設計為9200KN。 F1，F(xiàn)2——前后立柱的實際支護阻力；F——頂梁與頂板之間的摩擦系數(shù)，—，；αα2——前后排立柱的傾角；x——R作用線距離頂梁鉸點的距離，X=。W——掩護梁上矸石的阻力。①、矸石阻力的作用力的作用點的位置確定：x、y方向上矸石作用力就相當于均勻載荷，W的作用點就在掩護梁的1/2處。②、矸石阻力W的計算：圖216底座分離體受力 （227） （228） （229） (230)式中：、 ——x、y方向矸石作用力； H——最大采高，： 、 ——掩護梁在x、y方向的投影面積； r——矸石容重，2510179。N/m179。③、確定掩護梁的面積 由四連桿機構設計知掩護梁的長度2750mm，估計其寬度與頂梁寬度一致，由于工作時有側護板伸出。 掩護梁的面積就可以初步估算為F==178。⑴最高位置時由四連桿的設計部分知：最高位置時θ=、α1=5186。、α2=3186。、L=。計算W及其作用線位置：掩護梁在x方向的投影面積：Fx=cos59186。=178。掩護梁在y方向的投影面積：Fy=sin59186。=178。x、y方向矸石作用力：=3/410179。= =310179。= == =即：δ=，從而通過結構尺寸確定出：C=代入數(shù)據(jù)解出：F1= ；F2= ⑵最低位置時由四連桿的設計部分知：在最低位置時θ=、α1=、α2=、L=；計算W及其作用線位置：掩護梁在x方向的投影面積：Fx==178。掩護梁在y方向的投影面積：Fy==178。x、y方向矸石作用力: =3/42510179。= =32510179。= == =即：δ=176。，176。角度，從而通過結構尺寸確定出C=,代入數(shù)據(jù)解出。F1=,F2=液壓缸的行程主要液壓支架最低位置來確定。又由于本設計的液壓支架分前后排立柱，而且后排立柱較前排立柱要短，因此液壓缸的行程由后排立柱確定。此時畫液壓支架的總裝配圖的草圖以確定液壓支架缸的行程，根據(jù)液壓缸各部分零件的定位要求，一一確定各部分零件的尺寸。例如大小導向套、大小卡環(huán)、大小缸蓋、大小卡鍵、大小支撐環(huán)在滿足基本要求下盡量減小橫向尺寸；大缸、中缸、活柱，在滿足基本要求的同時盡量增加長度以保證液壓缸的行程。通過作總圖218確定出：一級缸的行程為9