【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大底座剛度、強(qiáng)度； （ 6） 支架的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有 “人機(jī)學(xué) ”的觀點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，制造成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 成本低； （ 7）采用雙紐線連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)掩護(hù)梁和支架底座，以增加支撐力，增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。 液壓支架載荷的確定 液壓支架實(shí)際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷并不是很規(guī)律，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡(jiǎn)化計(jì)算作如下規(guī)定。 (1) 把支架化簡(jiǎn)成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。 (2) 金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來(lái)計(jì)算。 (3) 頂梁，底座與頂?shù)装逭J(rèn)為接觸分布均勻，載荷沿支架長(zhǎng)度方向呈線性變化，沿支架寬度方向?yàn)榫鶆蚍植肌? (4) 通過(guò)分析和計(jì)算可知，掩護(hù)梁上作用力，只能使支架實(shí)際支護(hù)阻力降 低，所以在計(jì)算強(qiáng)度時(shí)不考慮在內(nèi)。 (5) 立柱按照工作阻力最大值來(lái)計(jì)算。 (6) 作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有二種情況：一種是支架在承載讓壓時(shí)，由于頂梁前端運(yùn)動(dòng)軌跡為雙扭線，所以頂梁與頂板有產(chǎn)生位移的趨勢(shì)，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢(shì)相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動(dòng)，使支架頂梁受一指向采空區(qū)的水平力，最大水平力值與上相同。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f，目前國(guó)內(nèi)一般取 ～ 。 (7) 支架各部分受力，按不同支護(hù)高度時(shí)受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 (8) 各種結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，除按理論支護(hù)阻力校核危險(xiǎn)端面外，還要按《液壓支架形式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的 各種加載方法，以支架的額定工作阻力逐一校核，超過(guò)額定工作阻力 10％的超載試驗(yàn)，將由安全系數(shù)來(lái)保證強(qiáng)度。 各部件受力分析及強(qiáng)度校核 支架的受力分析與計(jì)算，是按理論力學(xué)中力矩平衡的原理來(lái)計(jì)算的。即一個(gè)物體受幾個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，所受力和力矩之和為零。即以當(dāng)支架支承后在處于平衡狀態(tài)時(shí)，取整體或某一個(gè)部分為分離體也處于平衡狀態(tài)，其合力成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 和合力矩為零。即滿(mǎn)足靜力平衡的充分必要條件為各力在 x上的投影之和為零，各力在 y 上的投影之和為零 。各力對(duì)某點(diǎn)取矩之和為零。一下就是根據(jù)這一理論對(duì)支架簡(jiǎn)化成平面桿系進(jìn)行受 力分析和計(jì)算。 支撐掩護(hù)式支架各支撐點(diǎn)受力計(jì)算： 假設(shè)頂梁受以集中載荷 AP ,水平分力為 AfP 。掩護(hù)梁上載荷的合力分量各為xQ 和 yQ 。前排立柱工作阻力為 BP ,后排立柱工作阻力為 39。BP 。受力狀態(tài)如圖 31所示。 ? 圖 31 支撐掩護(hù)式支架受力情況 取頂梁和掩護(hù)梁為隔離體， OM? =0, 即： ? ? ? ?? ? 0 s i nc o ss i nc o s 239。239。2111 ???????? ??????????? kQeQltgPfPls tglPPlltgLPPllXyAABBBB ?????? （ 31） ?XF =0,即： 0c o ss i ns i n 2239。1 ????????? XDCBBA QPPPPfP ??? （ 32） 0?? yF ，即： 0s i ns i nc o sc o s 239。1 ??????????? yDDCCBBA QPPPPP ????（ 33） 取頂梁為隔離體， 01 ?? oM ,即： 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 0c o sc o s 239。211 ???????? SPPlPl ABB ?? 由上式得： ? ?239。211 c o sc o s1 ?? ???? BBA PlPlPS （ 34） 把 (34)式代入（ 31）式，解得： ? ? ?????? ???????????? lkQleQtgPPPPtgfP xyBBBBA ?????? 239。1239。1 s i ns i nc o sc o s1 1 (35) 由（ 34）式和（ 31）解得： ? ? ? ? ? ?? ?]c o sc o sc o ss i nc o sc o s[s i n 1 239。1CxCyCCACBCBDCDfPPPP???????????????????????? （ 36） ? ? ? ? ? ? ?? ? ?DXDyDDADBDBCDCfPPPP????????????s i nc o sc o ss i nc o sc o ss i n 1 239。1????????????? （ 37） 參數(shù)對(duì)支架性能的影響 支撐掩護(hù)式支架在工作過(guò)程中，各主要部件的受力是變化的，其影響因素有諸多方面。 (1) 立柱傾角對(duì)承載能力的影響 由于支撐掩護(hù)式支架的立柱大部分是傾斜布置的，傾角 ? 又隨著支架的高度變化，所以支架的承載能力的大小也隨著支架的高度而變化?，F(xiàn)在 ? 對(duì)承載能力的影響。 立柱支撐在頂梁，當(dāng)立柱的工作阻力為 BP ，傾角為 ? 時(shí)，顯然支架的承載能力與 BP ?cos 有直接的關(guān)系。因?yàn)?cos ? ≤1，因此立柱傾斜布置將使支架的承載能力降低。 ? 角和 cos ? 之間的關(guān)系表示在右圖中。由圖看到，當(dāng) ? 18? 時(shí)，cos ? ，支架的承載能力降低值不大于 5％。當(dāng) ? 。? 26? 時(shí)， cos ? ? ，所以支架承載能力將顯著的減?成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 小。因此叢支架承載能力的角度看，立柱傾角不要 大于 圖 32 角度變化 18? 。但是，有些支架為了使高度變化的范圍增大，傾角往往大于 30? 。 (2)tg θ值對(duì)支架承載能力的影響 在以上各式中有多項(xiàng)公式包含 tg θ，分析如下： O 點(diǎn)是瞬時(shí)中心，隨著支架高度的變化， O 點(diǎn)的位置也發(fā)生變化， tg θ也跟著發(fā)生變化。當(dāng) O 點(diǎn)在頂梁上方時(shí)， tg θ 取正值。當(dāng) O 點(diǎn)在頂梁下方時(shí) tg θ 取負(fù)值。 tanθ值增加，附加力增加。當(dāng)摩擦系數(shù) W＝ ， tg θ=，附加力可達(dá)支架名義工作阻力的 30％。所以 tg θ值過(guò)大對(duì)支架受力不利。在支架的工作高度范圍內(nèi)，一般把 tg θ值控制在 以下，從而把附加力控制在支架名義工作阻力的 10％范圍內(nèi)。 最后，必須指出， tg θ不僅對(duì)承載能力有影響，而且對(duì)各受力部件有影響，并相當(dāng)復(fù)雜，因此 tg θ是大是小，由具體情況而定。 (3) 支架承載能力隨高度的變化 由支架載荷 AP 的式子可以知道，其中 ? 、 ? 、 l 是隨高度而變化的，因此支架的支撐力也就隨著高度而變化。在調(diào)高范圍內(nèi)，支架的承載能力在兩側(cè)的高度內(nèi)比較小。一般情況下，支架常用加大立柱的傾角來(lái)擴(kuò)大支架的調(diào)高范圍。而 ?角越大，支架的承載能力越小，所以支架的調(diào)高范圍越大，承載力變化越大。但是支架在設(shè)計(jì)中一般都要按可能的最大承載力來(lái)設(shè)計(jì)，顯然這就使支架不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，在很大的一段承載范圍內(nèi)就要大材小用。所以設(shè)計(jì)支撐掩護(hù)式支架時(shí)，應(yīng)特別注意使支架承載力在整范圍內(nèi)的變化盡量小。 另外指出，支撐式支架的支護(hù)高度對(duì)支架受力沒(méi)有影響，而掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架，由于支護(hù)高度的變化，使立柱的支撐角度、平衡千斤頂?shù)慕嵌?、掩護(hù) 梁和四連桿機(jī)構(gòu)的角度等的不同，使受力也不同。成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要算出頂梁最大載荷時(shí)的支護(hù)高度為依據(jù)，按此時(shí)的情況進(jìn)行受力分析。 (4) 摩擦系數(shù)的影響 對(duì)支架承載能力的影響摩擦系數(shù)對(duì)支架承載能力的影響表現(xiàn)在 11 tg??項(xiàng)中。產(chǎn)生水平載荷的原因很多，所以它的大小和方向也是根據(jù)具體情況而變化。但是，它的極限值卻可以用頂梁和頂板支間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的極限摩擦力求得。即壁系數(shù)斷裂極限值 maxf 等于頂梁和頂板的摩擦系數(shù)。所以此值的大小在 0～maxf 范圍內(nèi)變化。 水平載荷的方向可以只考慮向后作用。加入頂梁上受向前的水平載荷，很容易使支架向前傾倒，這種趨勢(shì)使頂梁對(duì)于頂板向前滑動(dòng)，則水平載荷又變成向后作用。 f 值在 11 tg??中隨承載能力有很大影響。只有 tg θ 值很小時(shí)， ftg? 才能忽略不計(jì)。 對(duì)連桿受力影響由連桿受力 cp 和 DP 的計(jì)算式可以看出，摩擦力對(duì)連桿受力的影響表現(xiàn)在 CAfP ?sin 和 DAfP ?sin 項(xiàng)中。當(dāng)支架升高時(shí)， c? 和 D? 就逐漸增大，C?sin 和 D?sin 也就逐漸變大。因此，隨著支架的高度，摩擦力對(duì)連桿的影響逐漸增大。 (5) 桿水平角對(duì)連桿受力的影響 由 CP 和 DP 的計(jì)算式可知，當(dāng)它的分母為零時(shí)， CP 和 DP 將無(wú)限大。因此其極限條件為： ? ? 0sin ?? CD ?? （ 38） 得： DC??? ＝ 0成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 即： DC??? 當(dāng)分母等于 1 時(shí)， CP 和 DP 得最小值，其條件為： ? ? 1s in ?? CD ?? （ 39） DC??? ＝ 90? 由以上兩個(gè)條件得到下列結(jié)論，前后連桿不能平行放置，前后連桿的水平支架必須要有差值，從連桿受力的角度著眼，其差值應(yīng)越大越好，極限差是 90? 。 支架工作阻力計(jì)算 掩護(hù)梁上沒(méi)有負(fù)載，摩擦系數(shù)為 ，支架最高位置，每根立柱工作阻力為1000KN。 取頂梁和掩護(hù)梁為隔離體，忽略頂梁和掩護(hù)梁的鉸接點(diǎn)都頂梁之間的距離。 圖 33 頂梁與掩護(hù)梁尺寸 根據(jù)（ 35）式，支架工作阻力為： ? ? ?????? ???????????? lkQleQtgPPPPtgfP xyBBBBA ?????? 239。1239。1 s i ns i nc o sc o s1 1 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） = 1 [ 20 00 c os 7 20 00 c os 3 ( 20 00 sin 7 20 00 sin 3 ) 20 .2 ]1 0. 3 20 .2 tgtg ? ? ? ? ? ? ? ??? = 根據(jù)（ 35）式， AP 的作用位置為： ? ?239。211 c o sc o s1 ?? ???? BBA PlPlPS = ????? 3c o s20xx2827c o 1 = 前后連桿受力 根據(jù)（ 37）式，前后連桿受力為 ? ? ? ? ? ? ? ? ??DXDyDDADBDBCDCfPPPP????????????s i nc o sc o ss i nc o sc o ss i n 1 239。1?????????????? ? ? ?? ? ?? ? ???????????????????? o i o o i n 1 =－ 由上式得 “－ ”號(hào)，所以前連桿受力方向與圖示相反，也就說(shuō)前連桿受拉力。 根據(jù)（ 36）式，后連桿的受力為： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ??????????????????????????????? o i o o s20xx i n1c o ss i nc o sc o ss i n1239。1 CCACBCBCDD fPPPP ???????? = 底座強(qiáng)度計(jì)算成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 根據(jù)頂板地質(zhì)條件選支撐掩護(hù)式支架。根據(jù)頂板支護(hù)強(qiáng)度、煤層厚度、即采煤機(jī)等條件，支架尺寸表示在 31 圖和表 31 中 圖 31 支架尺寸 表 31 角度與位置參數(shù) 角度 支架最高位置 1? ??3 2? ?7 ? ? C? ? D? ? 現(xiàn)在求支點(diǎn) A 反力。 0RM ?? ,即： 0)424702(s i n435c os702s i n974c os435s i n701c os435s i n1546c os)688860538(239。239。11????????