【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(lèi)型： （a） （b） 底座分類(lèi)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(guò)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(xiāo)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(zhǎng)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(jiǎn)單，并能適應(yīng)支架的工作要求。1)立柱數(shù)目前過(guò)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(lèi)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(lèi)，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(lèi)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?，拉力推溜。支架撐緊頂板時(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(zhǎng)框架推移裝置工作原理形同無(wú)論是長(zhǎng)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(zhǎng)框架推移裝置的缺點(diǎn)是傳力框架較長(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)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(kāi)采技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備 ,它設(shè)計(jì)的好壞 ,是放頂煤開(kāi)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(zhǎng)為L(zhǎng)g，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(zhǎng)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(zhǎng)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(xiě)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(jiǎn)化了分析過(guò)程，式分析過(guò)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(guò)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(guó)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(xiāo)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，?。?59MPa2) 底座用HT300，取3) 主要銷(xiāo)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(xiāo)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(wú)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)度取＝561Mpa，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(lèi)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(shū)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)?，F(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== m2