【正文】 ,所以一般盡量使合力位置向后移。支架頂梁只支承兩柱時,上柱窩位置在頂梁后部,～::1,而下柱窩的位置根據(jù)立柱的角度來定。（c）立柱柱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(fù)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，載荷沿頂梁良度方向按線性規(guī)變化，沿支架寬度方向均布。把支架的空間桿系結(jié)構(gòu)，簡化成平面桿系結(jié)構(gòu)。同時為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，載荷沿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，支架支撐力分析也為三角形，以此計算立往上住窩位置。此時認(rèn)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76示圖76 受力圖對A點取矩：根據(jù)以計算結(jié)果和已知參數(shù)為： F1=2100kN,Pt=2400 kN,W=,Fc=,h1=,h2=,Lg=,α=22176。代入以上公式計算得 x＝。用同樣的方法計算立柱下柱窩的位置，立柱下柱窩位置計算圖如下圖77所示圖77 位置圖計算得x1=,。（d）平衡千斤頂位置的確定1. 平衡千斤頂在頂梁上位置的確定取頂梁和掩護梁為分離體如圖78所示 78 頂梁和掩護梁分離體 取 取頂梁為分離體式中 平衡千斤頂?shù)耐屏Α⒗Γㄍ屏θ　埃崩θ　啊埃? 支架在最高位置時的立柱傾角支架在最高位置時平衡千斤頂?shù)膬A角平衡千斤頂在拉力時,取X=,平衡千斤頂在推力時，取X=,式中為頂梁的長度。通過以上計算可以求出，計算所得=300mm2. 平衡千斤頂?shù)男谐逃嬎銥榱朔乐蛊胶馇Ы镯數(shù)亩h(huán)或平衡千斤頂本身被拉壞，對平衡千斤頂?shù)男谐逃秩缦乱?，?dāng)支架仔最高位置時，頂梁能下擺；當(dāng)支架在最低位置時頂梁能上擺，或頂梁和掩護梁近似成。為簡化計算，取如下兩種情況：假設(shè)平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部伸出時頂梁和掩護梁成；平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部縮回時，支架恰好在最高位置。當(dāng)支架在最高位置時，平衡千斤頂達到最小長度為，如下圖所示 支架在最高位置是的 計算圖 =上式中由下式進行計算 =當(dāng)頂梁和掩護梁成時，平衡千斤頂達到最大長度為，如上圖所示 ==347+300=647mm行程 =3．平衡千斤頂在掩護梁上位置的確定平衡千斤頂?shù)男谐檀_定后，即可以確定它在掩護梁上的位置，如上圖所示 =mm式中 當(dāng)活塞全部縮回后，缸體上鉸點至活塞上部之距，對于QY2000型支架取210mm 當(dāng)活塞桿全部縮回后，活塞桿鉸點至活塞桿腔出油孔中心線之距于ZY2000型支架取140mm mm通過計算和的計算，平衡千斤頂在掩護梁上的位置就確定了。(5) 側(cè)護板尺寸的確定① 頂梁側(cè)護板側(cè)向?qū)挾?按支架升降高度和移架步距來定。即考慮到一架升起,另一架降柱時,要保證兩側(cè)護板不離開,同時考慮到支架降柱后要前移,為防止頂梁后部側(cè)護板離開,所以頂梁側(cè)護板要加寬,加寬的寬度為頂梁后部起大于一個步距,即大于600㎜。② 掩護梁側(cè)護板的側(cè)向?qū)挾?主要考慮移架步距,一般比一個步距大100mm,即側(cè)護板寬度大于700mm,當(dāng)一架固定另一架前移時,原不動支架的掩護梁的側(cè)護板不至于離開,所以掩護梁側(cè)護板下部要加寬。③ 頂梁與掩護梁側(cè)護板的上部寬度,與活動側(cè)護板行程有關(guān).④ 頂梁和掩護梁的連接部位及側(cè)護板在次的連接部位,在考慮動作可靠的情況下,盡量減小間隙,加強密封性。 第八章 支架的受力分析與強度計算 整體式頂梁掩護支架受力分析當(dāng)支架撐牢在頂?shù)装逯g時，取其整體或部件為分離體，皆處于平衡狀態(tài)。據(jù)此把三種支架簡化成平面桿系進行受力分析和計算。該支架整體受力如圖81所示。圖中和已知，需要求出,及其作用點。圖81 整體受力圖首先，取頂梁為分離體，如下圖82所示。（a）平衡千斤頂為推力時：計算得：（b）平衡千斤頂為拉力時：計算得： 注意：平衡千斤頂為推力時，取“十” ； 平衡千斤頂為拉力時，取“－”。圖8－2 支架受力圖一、強度條件(1) 強度校核均從材料的屈服極限計算安全系數(shù)(2) 結(jié)構(gòu)件，銷柱，活塞桿的屈服極限及強度條件① 各結(jié)構(gòu)件受力普通低合金結(jié)構(gòu)鋼為15MnVN或16Mn鋼板焊接成，取極限4500Kg/㎝178?；?4335N/㎝178。② 主要銷柱均采用合金結(jié)構(gòu)鋼為35CrMo元鋼，取屈服極限5500 Kg/㎝178。③ 活塞桿均采用45鋼，取屈服極限3600 Kg/㎝178。④ 以上主要件的強度條件為 n = ≥[n]其中 :危險斷面計算出的最大應(yīng)力，[n]：許用安全系數(shù)(3) 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強度1000 Kg/㎝178。強度條件為 n = /[],式中[]—缸體許用應(yīng)力Kg/㎝178。(4) 焊接抗拉強度取 = 5500 Kg/㎝178。,其強度條件為 n=/≥[n]其中T為計算出的焊接應(yīng)力(5) 許用擠壓應(yīng)力按下式進行計算 [] = (6) 各結(jié)構(gòu)件鋼板應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸(7) 安全系數(shù)，各安全系數(shù)如下所示 前 梁：頂 梁：底 座：掩護梁：活塞桿前連桿：后連桿：立 柱：缸 體：焊 縫： 三、頂梁強度計算：（1）頂梁的受力情況假設(shè)頂?shù)膬啥酥?，如下圖83所示。則： 圖8－3 頂梁彎矩圖AA斷面圖如下頁圖8－4所示圖8－4 斷面圖（2）頂梁強度計算(a)慣性矩各板件的計算計算數(shù)據(jù)列于下表81表81件號 1 2 3 4 5 6數(shù)量 1 1 6 1 2 2（㎝178。）261 420 192 80 96 80(cm) () 4326．19 －第i件板的截面積；－第i件板中心到截面形心的距離；－第i件板對截面形心的慣性矩。故慣性矩為(b)形心位置＝(－第i件板厚度的一半)（c）彎曲應(yīng)力（d）安全系數(shù)頂梁材料選用16Mn,屈服極限為34335N/㎝178。故安全系數(shù)為：【】，所以頂梁滿足強度要求。支護強度為單位面積的支護阻力按下式進行計算由于底板條件的變化，底座的接觸比壓很不均勻，為計算方便起見，假設(shè)底座與底板均勻接觸且為線性載荷分布。底座對底板的比壓值應(yīng)小于底板的抗壓強度，否則底座會陷入底板，造成移架困難，頂?shù)装逡苿恿吭龃?，支架失穩(wěn)及支承力降低等現(xiàn)象。支架技術(shù)特征中給出的底座與底板的平均比壓值為： = (MPa)式中 平均比壓（MPa）底座對底板的合力 （N） 底座長度 （m）底座當(dāng)量寬度（m）求得 ＝ 液壓支架立柱的強度驗算，包括穩(wěn)定性驗算，活柱和缸體的強度驗算等內(nèi)容。 油缸穩(wěn)定性條件： 式中 ——油缸穩(wěn)定性極限力（kN），——油缸最大工作阻力(kN)——活柱斷面慣性矩。為利用以上兩式，要先計算活柱和油缸的慣性矩Jl和J2－缸體外徑；—缸體內(nèi)徑；－活柱直徑由于為活塞桿端部銷孔至最大撓度處之距；而為缸底銷孔至最大撓度處之距，則根據(jù)和之值查下圖85得到，然后將值代入上式：，如果該式成立，則所設(shè)計油缸滿足穩(wěn)定性要求。查上圖得＝35，故＝3044 kN980 kN，油缸滿足穩(wěn)定性要求。最大彎矩所在位置為：式中為活柱慣性矩，為彈性模量，P為立柱工作阻力。＝－活柱外徑為150mm，－活柱內(nèi)徑126mm。由上式可知最大彎矩發(fā)生在處，即加長桿與活柱發(fā)生初彎折的地方?；钪淖畲髲澗貫椋夯钪膽?yīng)力為由于軸向力形成的壓應(yīng)力和彎曲形成的彎曲形成的彎曲應(yīng)力,即:,活柱材料選用27SiMn無縫鋼管,安全系數(shù)由于活柱安全系數(shù)n=。（a）缸體壁厚驗算參考同類型支架立柱缸體壁厚，決定取壁厚為20mm。當(dāng)時，按中等壁厚缸體計算。由式一油缸內(nèi)工作壓力，最大為[MPa]；c—計入管壁公差及侵蝕的附加厚度一般取c＝2mm；安全系數(shù)為： n=980/={n}= 為立柱工作壓力。為許用安全系數(shù)。由此可見缸體壁厚滿足強度條件。最大彎矩所在位置為：式中為機械加長桿慣性矩，為彈性模量，P為立柱工作阻力。－機械加長桿最小截面的直徑，取為110mm。由上式可知最大彎矩發(fā)生在處，即機械加長桿與活柱結(jié)合的地方。 最大彎矩為：機械加長桿的應(yīng)力為由于軸向力形成的壓應(yīng)力和彎曲形成的彎曲形成的彎曲應(yīng)力,即：機械加長桿材料選為45號鋼，安全系數(shù)為：【n】=由此，可見機械加長桿滿足強度條件。圖85 極限力的計算圖結(jié) 論我本次畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的液壓支架為ZY2000/16/28型，經(jīng)過多次反復(fù)的計算與校核，其強度和性能都達到了預(yù)期的設(shè)計要求。通過本次設(shè)計，我對液壓支架的工作原理，及其設(shè)計過程與步驟有了透徹的了解，并且了解了一些發(fā)達國家關(guān)于液壓支架的最新研究成果和目前世界上各種先進液壓支架的特點，以及液壓支架將來的發(fā)展前景。拓寬了我的知識視野，開闊了我的理性思維，為我將來無論是走向工作崗位，還是繼續(xù)學(xué)習(xí)深造都奠定了堅實的基礎(chǔ)。本設(shè)計的重點是液壓支架液壓系統(tǒng)的設(shè)計，以及四連桿機構(gòu)的運動分析、頂梁和立柱等結(jié)構(gòu)件的設(shè)計。通過對這方面的研究，我掌握了一定的方法，四連桿機構(gòu)是我們在日常生活中常見的機構(gòu)，并且是應(yīng)用最為平凡的機構(gòu)，掌握好對四連桿機構(gòu)的運動分析將是我這次設(shè)計的最大收獲。這次設(shè)計我首次用到迭代法對四桿機構(gòu)進行優(yōu)化，結(jié)果滿足支架性能要求。頂梁是掩護式液壓支架的主要構(gòu)件，也是液壓支架設(shè)計的難點和重點，其中頂梁的選型、選材和焊接結(jié)構(gòu)最為關(guān)鍵，它關(guān)系到液壓支架的使用壽命、安全性及其穩(wěn)定性。通過對四連桿機構(gòu)的運動分析和掩護梁結(jié)構(gòu)的綜合選型，我深刻理解的液壓支架安全設(shè)計的重要性。另外，在設(shè)計過程中，我進一步增強了我發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力，通過這次設(shè)計使我有機會對大學(xué)四年所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)課知識進行全面鞏固和全新的總結(jié)，使我能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)知識應(yīng)用于實踐。也許這次設(shè)計只是我人生旅程中的第一步，我想有了此次設(shè)計的經(jīng)歷和方法，我將會在今后的工作中做出更多的成績。致 謝光陰如梭，兩個多月的時間在充實勞頓中不知不覺中度過。畢業(yè)設(shè)計即將尾聲，我一種前所未有的成就感和喜悅感，因為這次成功的設(shè)計不僅僅是我人生的第一次親身設(shè)計，更是我汗水與心血的結(jié)晶。我欣慰自己能夠?qū)⑽宜鶎W(xué)知識與實踐相結(jié)合；更欣慰自己有勇氣和膽量去嘗試，去追求，去創(chuàng)新。在此次液壓支架設(shè)計和實習(xí)過程中，在液壓支架方面有著多年教學(xué)與實踐經(jīng)驗的任保才老師在我設(shè)計過程中也給予大量辛勤的指導(dǎo)工作，使本人無論在學(xué)習(xí)方法方面，還是在研究分析問題能力方面都有了很大的提高。借此之際，特向指導(dǎo)老師表示衷心的感謝。此外，對在我設(shè)計和實習(xí)過程中，給予幫助的老師和同學(xué)表示感謝！最后，感謝各位評閱老師在百忙之中評閱本文。由于時間倉促，本人水平有限，難免有錯誤和不足之處，敬請各位老師指正與賜教。祝：各位老師工作順利，身體健康?。?！參 考 書 目1．丁紹南 編著《采煤工作面液壓支架設(shè)計》世界圖書出版公司出版 19922．張家鑒 主編《液壓支架》煤炭工業(yè)出版社 19853．吳宗澤 主編《機械設(shè)計師手冊》機械工業(yè)出版社2004 郭福君 羅太炎 編著《液壓支架》山東科技大學(xué)出版社19805．劉鴻文 主編《材料力學(xué)》第三版（上、下）高等教育出版社19926．趙宏珠 主編《綜采面礦壓與液壓支架設(shè)計》中國礦業(yè)學(xué)院出版社 19877. 武同振 趙宏珠 吳國華 主編 《綜采綜掘高檔普采設(shè)備選型配套圖集》 主編《機械工程材料》