【正文】 ，只能使支架實際支護阻力降低，所以在進行強度計算時不計，使掩護梁偏于安全。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 35 5． 立柱和短柱按最大工作阻力來計算。 6．作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有兩種情況：一種是由于支架在承載讓壓時，由于頂梁前端運動軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的趨勢，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)生位移方向趨勢相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受一指向老塘的水平力，最大水 平力值與上相通。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f ，目前國內(nèi)一般取 ～ 。 7．支架各部件受力，按不同支護高度時受力最大值進行強度校核。 8．各結(jié)構(gòu)件的強度校核，除按理論支護阻力校核危險斷面外，還要按《液壓支架形式試驗技術(shù)規(guī)范》的各種加載方式，以及支架的額定工作阻力逐一校核，超過額定工作阻力 10%的超載試驗，將由安全系數(shù)來保證。 液壓支架的受力分析 支架的受力分析與計算，是按理論力學(xué)中一物體受幾個力作用下處于平衡狀態(tài)時，所受的合力矩之和為零的原理來進行分析和計算 得。所以當支架支撐后在處于平衡狀態(tài)時，取整體或某一部件為分離體也處于平衡狀態(tài)，其合力和合力矩為零。即：滿足靜力平衡的充分必要條件為，各力在 x 軸上的投影之和為零，各力在 y 軸上的投影之和為零，各力對某點取矩之和為零，下面根據(jù)這一理論對支架進行受力分析和計算。 據(jù)此把支架簡化為平面桿系進行受力分析和計算。 整體受力如圖 5－ 1 所示。圖中 Pt和 P8為已知，需求 1F 、 ?1F 及作用點位置。 R 2R 1aP 8P tF 1F 1 WF 1 39。WF 1 39。 圖 5－ 1 頂梁支架受力 如圖 5－ 2 所示。各力對 a 點取矩，可寫出 F1 作用點的位置 x 的表達式： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 36 8 2 2 8 2 2 1 1 2 1 1 2 1 21s in c o s ( ) c o s ( ) s in ( )? ? ? ? ? ? ?? k t tP a l P a h h P a l l P a h h F w hx F 式中 P8－ 平衡千斤頂?shù)耐?、拉力（推力時，受力方向向上；拉力時相反）。 h2y aP 8a1a 2 l 2l 1x ah2P th1F 1 WF 1x圖 5－ 2 頂梁分離體受力 再取頂梁和掩護梁為分離體，如圖 5－ 3 所示對 0 點取矩，可求得 1F 的表達式 ，將此式與（ 5－ 1）式聯(lián)立，解出 1F 如下： xF 1F 1 Wl 3P th2h3OR 2R 1a 1h1l 1 +l 2 圖 5－ 3 頂梁和掩護梁分離體 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 37 3 1 3 1 8 2 2 2 2133( c o s s in ) [ s in c o s ( ) ]tkP l a h a P l a a h hF l W h? ? ? ?? ? 再把 1F 代入 x 的式中 ， x 可解出。 全部按支架在最高工作位置來取數(shù)據(jù)，將 ?? 拉PP8 158kN， ?1 l 626mm, ?2l 388 mm, ?3l 2372 mm， ?1h 240mm, ?2h 140mm, ?3h 153mm， ?tP 4924 kN， ??101? ，??21 ll 1014 mm, ? 代入式（ 4－ 2）得 ? ?? ? )()140240(43c os43s i n388158 10s i n15310c os207249241 ???????? ???????????????F=4921 kN 然后求 x 得 值 。 將 數(shù) 據(jù) ?? 拉PP8 158 kN ， ??432? ， ?2l 388mm ，?1h 240mm, ?2h 140mm, ?3h 153mm， ?tP 2462kN， ??101? ， ??21 ll 1014mm, ?1F 4921 kN， ? 代入式（ 5－ 1）得： x= [669sin43176。 388+669cos43176。(240－ 140)+ 4924cos10176。 1014+4924sin10186。(240+140)+4921140]/4921=1153mm 當 8P 為 “+”（平衡千斤頂為推力）且 ?0W 時， 1F 力有最小值。 當 8P 為 “－ ”（平衡千斤頂為拉力）且 W ＝ 時， 1F 力有最大值。 所以，在驗算頂梁強度時，按平衡千斤頂受拉且 W ＝ 時進行計算。若這個條件強度計算能滿足，其他條件都能滿足。 由圖 5－ 2 寫出 x 方向和 y 方向的力系平衡方程 ，再由此解出頂梁與掩護梁鉸點的內(nèi)力 xa 和 ya： ?? 1 8 2 1 si n co s atx P a P a F W ?? 1 8 2 1 co s si n aty P a P a F 已知 ?tP 4924kN， ??101? ， ?? 推PP8 669kN， ??432? ， ?1F 4929kN， W ? ,代入式（ 5－ 3）和（ 5－ 4）得： ????????? 9 2 143c o s6 6 910s i n4 9 2 4aX 110（ kN） ???????? 492143s i n66910c o s4924aY 405 （ kN） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 38 從式 中 可以看出，當 8P 取 “+” 值，即平衡千斤頂為推力時， ax 、 ay 有最大值，掩護梁受力最大，同時前、后連桿受力也最大。所以，在驗算掩護梁和前、后連桿強度時，應(yīng)按此種情況進行 。 取掩護梁 為分離體，寫出力系 x 方向和 y 方向的平衡方程，解出 5F 、 6F 為： a4a3 F 6F 5 CbOa2P 8h4x a ay al 4l 3yh3x 圖 5－ 4 掩護梁分離體 ? ? ? ???8 2 3 2 3 3 36 4 4 3( c o s s i n s i n c o s ) s i n c o sc o s s i n c o s aaP a a a a x a y aF a a a = 6 6 9 ( 4 8 5 8 4 8 5 8 ) 1 1 0 5 8 4 0 5 5 87 5 7 5 5 8C o s S in S in C o s S in C o sC o s S in C o s? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? = 564? KN ???? 8 2 6 45 3c o s c o scosax P a F aF a = 1 1 0 6 6 9 1 0 ( 5 6 4 ) 7 558C o s S inC o s???? ? ? ? ? = 2479? KN 底板對底座的支反力 ?1F 與 1F 大小相等。 ?1F 作用點的位置可以由整體支架為分離體（如圖 3－ 5）求出。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 39 x 1xdx39。hF39。F39。WFFW圖 5－ 5 整體支架分離體受力 對 d 點取矩，整理后有 ： ??? ??1 1 11()F X X F Whx F 取 8P ＝－ 拉P ＝－ 158kN, = 時 kN? ??11 4921FF 最大。 ? ? ? ? ?? ? 4 9 2 1 ( 1 . 1 5 3 1 . 3 6 4 ) 4 9 2 1 0 . 3 4 . 24921x ＝ （ m） 頂梁載荷分布 在把頂梁所受頂板的載荷求出后 ，就可以進一步計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，載荷實際分布很復(fù)雜。為計算方便，假設(shè)頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線形分布。 設(shè)頂梁長為 gL ，頂板的集中載荷為 1F ，其作用點距頂梁一端為 x 。 （ 1）當 3gLx ? 時，載荷分布為三角形。如圖 5－ 4 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 40 L gq 2q 3x 圖 5－ 6 頂梁三角形載荷分布 （ 2）當 23ggLLx??時，載荷呈梯形分布，如圖 54 所示。 q 3q 2xL g 圖 5－ 7 頂梁梯形載荷分布 本次設(shè)計gg lxl 2115 ???,載荷為三角形分布。 頂梁前端比壓為： ??? ???????? ? 323212 )(492110)26( －mggBL Lx －Fq (MPa) 頂梁后端比壓為： ??? ???????? ? 323213 )(492110)64( －mgg BL x－LFq (MPa) 式中 ： 2q －頂梁前端比壓 （ MPa） ； 3q －頂梁后端比壓 （ MPa） ； gl －頂梁長度 （ m） ； F －頂梁承受最大載荷 4921 kN； x －合力作用點位置 m； B －頂梁寬度 m。 頂板最大比壓為 ?3q MPa。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 41 支護 強度 支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(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。于是可以求出支架的實際支護強度如下式： ? ? 31 10 ???? cg bVL Fq (MPa) 式中： cb — 支架支護寬度（支架間距） ； △ — 空頂距 ； gL — 頂梁長度 ； F1— 頂梁的集中載荷 ； 已知 KNF 49211 ? ， ?gL m， ?? ， mbc ? ，代入上式得 31 10)( ?????cg bLFq = 34921 10( 3 .2 3 7 0 .4 5 ) 1 .5 ????? (MPa) 底座接觸比壓計算 頂板對支架的巨大載荷經(jīng)由整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強度，則在設(shè)計支架時，應(yīng)驗算底板的比壓。 驗算底板比壓時，首先計算底板與底座的接觸面積。本支架使 用帶有過橋的分式底座。該底座的特點有：底座分左右對稱的兩部分，上部用過橋或箱形結(jié)構(gòu)固定連接，這種底座在剛性、穩(wěn)定性和強度等方面基本上與整體剛性底座相同；安裝推移裝置通道的底板不封閉，排矸性能好、有利于保證推移裝置的正常工作；底座面積小，一般不宜用在底板松軟條件；適用于支撐掩護式、掩護式或垛式等各類支架，在底板比壓小的條件下，廣為采用。 頂板對支架的巨大載荷經(jīng)由整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強度，則在設(shè)計支架時，應(yīng)驗算底板的 比壓。 驗算底板比壓時，首先計算底板與底座的接觸面積。本支架使用帶有過橋的整體剛性底座。該底座的特點有：底座分左右對稱的兩部分，上部用過橋或箱形結(jié)構(gòu)固定連接，以提高整體剛性和抗扭能力。整體剛性底座的整體剛度和強度好，底座接底面積大，有利于減小對底版的比壓，但推移機構(gòu)處易積存浮煤碎矸，清理較困難，用于軟底板條件下工作面支架。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 42 計算底板比壓時，首先計算底板與底座的接觸面積。蓋支架底座結(jié)構(gòu)如下圖： 圖 5— 8 底座面積 則其與底板的接觸面積 A 為： ??????? 2 1 7 5 7 －h(huán)－lBLA ddd (m2) 然后計算底座對底板的平均比壓如下： ????? 3310 －－dAFq (MPa) 由于底座凹凸不平或底座下墊有碎矸，底座對底板的比壓很不均勻。為簡化計算而又不失其有效性，假設(shè)底座對底板均勻接觸且載荷為線形分布。 q 5q 4F 139。n dL d 圖 5－ 9 底座三角形比壓分布 如圖 5－ 9 所示，底座前端 比壓 4q ，后端比壓 5q 為 0。 為求 4q ，應(yīng)先求出底座的集中載荷 1F 的作用點的位置 dn 。 當 3dd Ln ?時，底座前端比壓 4q 為： 3/14 1032 ??? bnFq d (MPa) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 43 當 32 ddd LnL ??時，底座載荷呈梯形分布，如圖 56 所示。此時底座前端的比壓為：32/14 10)64( ???? bL nLFqddd (MPa) ； 32/15 10)26( ???? bL LnFqddd (MPa) 求出底座的最大比壓之后，要與底板允許比壓進行比較。 q 4F 139。n dL dq 5 圖