【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 280 330 1300 1368 720 690 1355 1110 320 310 270 260 260 330 290 280 330 1300 1368 適用條件 DL≤ 320 Da≤ 320 DL≤ 280 Da≤ 180 DL≤ 250 Da≤ 180 DL≤ 200 Da≤ 160 DL≤ 200 Da≤ 160 注： DL－立柱缸徑； Da－推移千斤頂缸徑。 本支架柱間距和筋板的配置尺寸選擇第三方案，立柱外缸直徑 DL＝210mm， 立柱活柱直徑為φ 140mm, 推移千斤頂缸徑 Da＝ 140mm。 四連桿機(jī)構(gòu)作圖 四連桿機(jī)構(gòu)的作用 四連桿機(jī)構(gòu)的液壓支架問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐考驗(yàn)，顯示了巨大的優(yōu)越性，并從根本上克服了支撐式支架穩(wěn)定性和力學(xué)特性的缺陷，成為液壓支架技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重 要里程碑。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 四連桿機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代液壓支架的主要穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，其主要作用是保證支架的橫向和縱向穩(wěn)定性；承受和傳遞外載；保持支架的整體剛度。因此，對(duì)液壓支架的研究常常離不開對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的研究和認(rèn)識(shí)。 支架升降時(shí)頂梁的運(yùn)動(dòng)軌跡是由四連桿機(jī)構(gòu)決定的，即由頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn) E 的軌跡所決定。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析， E 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡一般為一條雙紐線。合理設(shè)計(jì)四連桿參數(shù)，可以改善支護(hù)性能，減少連桿受力。 支架在最大高度和最小高度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)， E 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈 3 種形式：雙向擺動(dòng)，單向向后擺動(dòng)和單向向前擺動(dòng)。支架工作時(shí)，受到頂板載荷的作用，有下縮 趨勢(shì)。當(dāng)頂板運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)超過(guò)支架運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，頂梁與頂板間的摩擦力方向?qū)⑷Q于頂板的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 從頂板管理方面分析，頂梁向煤壁方向移動(dòng)比頂梁向采空區(qū)方向移動(dòng)有利。前者對(duì)于保持梁端距頂板處于擠壓狀態(tài)有利，而后者容易導(dǎo)致頂板產(chǎn)生離層和斷裂，造成頂板斷裂向前移或梁端冒頂。因此，合理設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)，使支架運(yùn)動(dòng)軌跡處于理想狀態(tài)，但對(duì)于調(diào)高范圍大的支架，要達(dá)到此要求十分困難。然而，由于四連桿銷孔間隙的作用，使 E 點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡和理論運(yùn)動(dòng)軌跡不完全相同。為了保持支架梁端距的穩(wěn)定，一般應(yīng)控制梁端擺動(dòng)幅度 Δ XE≤ 30～ ，并不取決于立柱的多少。 四連桿機(jī)構(gòu)定位尺寸和極限參數(shù)的確定 掩護(hù)梁上鉸點(diǎn)到頂梁頂面的距離 H0和后連桿下鉸點(diǎn)至底座底面的距離 y5。 如圖 21 所示，支架高度已經(jīng)確定，用作圖法確定四連桿機(jī)構(gòu)，首先根據(jù)配套尺寸 LA 為 1743mm，梁端距 Ln 為 320mm 初步確定了頂梁長(zhǎng)度 L13等于 3230 和底座長(zhǎng) L15等于 2040mm，然后再確定頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)相對(duì)于后連桿下鉸點(diǎn)的水平距離 XE等于 328mm，該鉸點(diǎn)到頂梁頂面距離 H0 等于150mm和后連桿 下鉸點(diǎn)的高度 y5等于 250mm。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 H0一般根據(jù)支架工作阻力初步確定頂梁梁體高度后，根據(jù)結(jié)構(gòu)的合理性確定，一般支架取 H0＝ 150～ 200mm，重型支架可取 H0＝ 210～ 260mm。 y5 一般根據(jù)支架最小高度確定，薄煤層支架取 y5＝ 150～ 250mm，對(duì)于中厚煤層取 y5＝ 250～ 450mm，對(duì)于大采高支架取 y5＝ 450～ 600mm。 支架最大和最 小高度時(shí)掩護(hù)梁與水平夾角 αmax和 αmin 掩護(hù)梁是掩護(hù)采面工作空間密封隔離采空區(qū)的重要梁體，它不直接支撐頂板，而是重要的傳力構(gòu)件，把頂梁載荷傳遞到四 連桿機(jī)構(gòu)，對(duì)于保護(hù)支架圍巖力學(xué)狀態(tài)的穩(wěn)定有顯著的作用。一般掩護(hù)式支架取 αmax＝ 58～ 620，支撐掩護(hù)式支架取 αmax＝ 60～ 700。 在支架最小支護(hù)高度時(shí)，掩護(hù)梁傾角應(yīng)保證移架過(guò)程中 掩護(hù)梁背負(fù)的矸石能沿梁體下滑，滿足 tanαmin≥ f,其中 f 為巖石與鋼的摩擦因素，一般為～ 。若取 f＝ ，則 αmin＝ 170，設(shè)計(jì)中一般可取 αmin＝ 12～ 180。 此液壓支架掩護(hù)梁與水平夾角 αmax取 620, αmin 取 。 掩護(hù)梁與后連桿長(zhǎng)度比的確定 6 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定，一般應(yīng) 保證 α2≥ 50，掩護(hù)梁與后連桿長(zhǎng)度比（ L3+L4）/L2，對(duì)四柱支撐掩護(hù)式支架一般取 ～ ，對(duì)兩柱掩護(hù)式支架一般取 ～。 此液壓支架的掩護(hù)梁與后連桿長(zhǎng)度比 初步確定為 。 四連桿機(jī)構(gòu)的作圖 利用計(jì)算機(jī) Solidworks 軟件繪制四連桿機(jī)構(gòu)，作出四連桿機(jī)構(gòu)的順心運(yùn)動(dòng)軌跡。 四連桿機(jī)構(gòu)解析設(shè)計(jì) 掩護(hù)梁與后連桿幾何關(guān)系的確定 如圖 26 所示首先確定了 αmax， αmin 和 α21， 組成聯(lián)立方程： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 2 – 7 掩護(hù)梁與 后連桿的幾何關(guān)系 212m a x43m a x c o ss i n)( ?? LLLh ??? 222m in43m in c o ss i n)( ?? LLLh ??? 222m i n43212m a x43 s i nc o s)(s i nc o s)( ???? LLLLLL ?????? 解該方程組得有意義的解為： a cbLL 2243 ??? 21m in43m a x2 c os s in)( ? ?LLhL ??? ?????? ??? 2 m in43m in22 s i n)(a rc c os L LLh ?? 式中： 21m a x2m a x2m i n2 t a ns i n2s i ns i n ??? kka ???? ； 21m a xm a xm a xm inm in tans i ns i n ??? khhhb ??? ? ?)(4 2m a x2m i n2 hhabc ??? ； c＞ 0； m a xm i n c o sc o s ?? ??k 。 掩護(hù)梁上鉸點(diǎn) E 到后連桿下鉸點(diǎn)的水平距離為： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 3 4 8s i nc o s)( 212m in43 ???? ?? LLLx E （ mm） 前連桿長(zhǎng)度和位置 掩護(hù)梁與前連桿的鉸點(diǎn) C（ x， y）的運(yùn)動(dòng)軌跡方程為 2184183 c oss in s inc os ?? ??LLy LLxx E ?? ??? 其中 ???????? ????432432 s i na rc c os LL xLL L E?? 此軌跡是一橢圓弧的一部分 。 底座對(duì)底板的比壓 底座對(duì)底板的比壓是指支架接觸面積的載荷強(qiáng)度，是支架的重要技術(shù)參數(shù)。常規(guī)計(jì)算中假設(shè)底板為塑性基礎(chǔ)，底座為剛性梁，則底板比壓近似為線性分布。 底座對(duì)底板比壓計(jì)算按照?qǐng)D（ 27）（ 28）所示。 圖 28 底座對(duì)底板的壓力 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 29 支架受力及底座底板比壓 yN RQR ?? 1Hfxx Q ?? )( 17LxLx GG ??? 當(dāng) 3/)(2 171517 LLLx ??? 時(shí)，為三角形分布，計(jì)算公式為： 0)(2151???bwQbPBxLQP 式中： f1－為頂板與頂梁間的摩擦因數(shù)；支架技術(shù)特征參數(shù)中一般應(yīng)標(biāo)定底座前端對(duì)底板比壓和平均對(duì)底板比壓，在進(jìn)行比壓計(jì)算時(shí)統(tǒng)一取 f＝。 Pb1－為前端比壓； Pb2－為后端比壓； BW－為底座接地寬度。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 當(dāng) 3/)( 171517 LLLx ??? 時(shí)，為倒三角形分布，計(jì)算公式為： wbbBLxQPP)(01721??? 當(dāng) 3/)(22/)( 1715171715 LLLxLL ????? 時(shí)，為梯形分布。 當(dāng) 2/)(3/)( 1715171715 LLLxLL ????? 時(shí)，為倒梯形分布，計(jì)算公式為： 11715217151717151)(22)( )(6)(bwbwbPBLL QPLLLxBLLQP????????? ????? 當(dāng) 2 1715 LLx ?? 時(shí)，為矩形分布，計(jì)算公式為： )( 171521 LLB QPPP Wbbb ???? 式中 bP －為底板平均比壓。 ? ?? ?)( )s i ns i n)((c osc os212211212211 hhfb PPhhbPbPR y ?? ?????? ???? =3568（ KN） ? ? 22221211 ./c o sc o s)( hfRlPllPX yd ???? ?? = （ m） fHLXLx dGdG .???? ＝ （ m） )( 17LxLx GG ??? ?? Lx （ m） 式中 Ry 為頂梁外載合力的垂直分力； Xd 為頂梁外載合力作用點(diǎn)至頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的水平距離； XG為底板反力合力作用點(diǎn)至支架底座尖端的距離； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 LG為支架底座長(zhǎng)度； L 為支架頂梁長(zhǎng)度； b 為支架頂梁瞬心至頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的水平距離； 通過(guò)計(jì)算該支架底板比壓為倒梯形分布，計(jì)算結(jié)果為： )(1296)1402325(100059402)(2)(2)1672771(183461296)1402325(100059402)()(6)(11715217151717151M P aPBLLQPM P aLLLxBLLQPbwbwb????????????????????????????????? )(2/21 ????? ppP (MPa) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 第三章 液壓支架的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 液壓支架在井下的實(shí)際工況是非常復(fù)雜的，不僅頂板壓力的大小和和作用位置，而且支架的頂梁和頂板的接觸情況都隨機(jī)變化。此外，支架還可能承受不同大小和不同方向的水平載荷。所以，液壓支架應(yīng)具有適應(yīng)外載變化的能力。 四柱支撐掩護(hù)式放頂煤液壓支架的簡(jiǎn)化平面受力分析 畫出四柱支撐掩護(hù)式液壓支架的簡(jiǎn)化平面受力分析。如圖 31 所示 圖 3 – 1 液壓支架的簡(jiǎn)化平面受力分析 取頂梁和掩護(hù)梁為分隔體，對(duì) O1點(diǎn)取力矩平衡方程為 0)()tan( 02211 ?????? cc bxQbHQfrprP ? （ 31） 水平和垂直軸方向的力平衡方程為： 0s i ns i ns i ns i n 22112211 ????? ???? ppFFQf （ 32） 0c o sc o sc o sc o s 22112211 ????? QFFpp ???? （ 33） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 取頂梁為分離體，對(duì) O 點(diǎn)取力矩平衡方程為： 004231 ???? QxQf Hrprp （ 34） 由方程（ 31）～（ 34）解得： )t a n1( )()( 422311 ?fb rrprrpQ c ? ???? （ 35） 04231 fHQ rprpx ??? （ 36） 1212222211121 s i ntanc os )tanc os(s i n)tanc os(s i n)tan1( ??? ??????? ? ?????? ppfQF （ 37） 21122112 c os c osc osc os ? ??? FppQF ???? （ 38） 立柱傾角 β 1和β 2，向前為“ +”值，向后為“ ” 值。 根據(jù)以上公式和已知及使用 AutoCAD 畫圖，并測(cè)得尺寸，進(jìn)行計(jì)算液壓支架最高時(shí)各部尺寸； )t a n1( )()( 422311 ?fb rrprrpQ c ? ???? )29t a (1500 )16203030(2400)4401950(2400 ? ???? =5191 （ KN） 04231 fHQ rprpx ??? 162024004402400 ?????? =996 （