【導(dǎo)讀】空間，保證工人安全和各項作業(yè)正常進行，必須對頂板進行支護。壓支架具有支護性能好、強度高、移架速度快、安全可靠等優(yōu)點。產(chǎn)是不可缺少的有效措施。因此，液壓支架是技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、安。全上可靠，是實現(xiàn)采煤綜合機械化和自動化不可缺少的主要設(shè)備。用乳化液泵站提供的高壓液體，通過液壓控制不同功能的液壓缸來完成的。架內(nèi)，前者為本架操作，后者為鄰架操作。進入立柱的下腔，同時立柱的上腔排液，于是活柱和頂梁升起，支撐頂板。當頂梁接觸頂板，立柱下腔的壓力達到泵站的工作壓力后，操縱閥置于中位，液控單向閥5關(guān)閉，從而立柱下腔液體被封閉，這就是支架的初撐階段。此時，支架對頂板的支撐力稱為工作阻力，它是由支架安全閥的調(diào)定壓。1-頂梁；2-立柱；3-輸送機；4-安全閥；5-液控單向閥；增阻性主要取決于液控單向閥和立柱。和防護作用，適于壓力較大、易于冒落的中等穩(wěn)定或穩(wěn)定的頂板。前、后立柱交叉布置的支架適用于薄煤層。

　　

【正文】 ? ??? ? ?9 0 0 0 0 .3 s in 6 2 c o s 6 2oo ??? ? 4378?? kN 結(jié)果中的“－”號，表示后連桿的受力方向與圖中的方向相反，即后連桿受壓力作用。 頂梁強度計算 頂梁受力情況 頂梁承受一集中載荷，其受力圖如圖 3－ 2 所示。因上面已求出 AP 為9000kN ，距離鉸結(jié)點 1073mm 。最大彎矩為： 05 0 0 0 c o s 6 (1 . 5 7 1 . 0 7 3 )2 4 7 1 . 4 k N mM ? ? ??? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 36 頁 圖 3－ 2 頂梁受力圖 頂梁做成等斷面箱式機構(gòu)，再最大彎矩處的斷面如圖 3－ 3 所示。 圖 3－ 3 最大彎矩處的斷面圖 頂梁強度計算 a．形心位置 各板件的計算數(shù)據(jù)列于表 3－ 1 中。 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 37 頁 表 3－ 1 機構(gòu)件的形心及慣性距 件 號 1 2 3 4 5 數(shù) 量 1 2 4 1 2 nF 2mm 25312 11160 32320 8260 10360 ny mm 26 9 236 417 417 nJ 4mm 10? 10? 10? 10? 10? 機構(gòu)件的形心距為： ()nnC nFYy F??? [ 2 5 3 1 2 2 6 1 1 1 6 0 9 3 2 3 2 0 2 3 6 8 2 6 0 4 1 7 1 0 3 6 0 4 1 7 ][ 2 5 3 1 2 1 1 1 6 0 3 2 3 2 0 8 2 6 0 1 0 3 6 0 ]1 8 4 . 8 m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? b．慣性矩 每個零件中心到截面形心的距離 ia 為： 11 18 4. 8 26 15 8. 8ca y y? ? ? ? ? 22 18 4. 8 9 17 5. 8ca y y? ? ? ? ? 33 236 y y? ? ? ? ? ? 44 417 y y? ? ? ? ? ? 55 417 y y? ? ? ? ? ? 計算截面中心慣性距 ziJ ： 計算每個零件對截面形心的慣性矩 ziJ ： 3 32 2 8 411 1 1 1582 16 25312 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 422 2 2 31 0 18 17 5. 8 11 16 0 3. 45 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 38 頁 3 32 2 7 433 3 3 40 4 20 ( 51 .2) 32 32 0 0 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 444 4 4 590 14 ( ) 8260 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 455 5 5 37 0 14 ( 23 2. 2) 10 36 0 5. 59 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 4 5z z z z z zJ J J J J J? ? ? ? ? 8 8 7 8 86 . 3 9 1 0 3 . 4 5 1 0 8 . 5 0 1 0 4 . 4 5 1 0 5 . 5 9 1 0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 10?? c．計算彎曲應(yīng)力 m a xm a x m a x6922 4 7 1 .4 1 0 ( 4 0 4 1 6 1 8 1 8 4 .8 )2 .0 7 1 03 0 2 .3 N/ m mzM yJ? ?? ? ? ???? d. 安全系數(shù) ? ?m a x 459 1 .5 23 0 2 .3snn??? ? ? ? 故：頂梁強度安全通過。 掩護梁強度計算 掩護梁受力情況 由前面已經(jīng)求出掩護梁上前后連桿的銷軸處受力為 6013 kN 和4378kN ，其受力圖表示于圖 3－ 4。最大彎矩處發(fā)生 在前連桿處，其值為： 0 .7 3 6 0 1 3 s in 5 83 7 2 2 k N m oM ???? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 39 頁 MMPyPxP CP D圖 3－ 4 掩護梁受力圖 最大彎矩處的斷面表示于圖 3－ 5 中 圖 3－ 5 后連桿處斷面 掩護梁強度計算 a．形心位置 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 40 頁 各板件的計算數(shù)據(jù)列于表 3－ 2 中。 表 3－ 2 機構(gòu)件的形心及慣性距 件 號 1 2 3 4 數(shù) 量 4 4 1 1 nF 2mm 10800 22300 9250 28980 ny mm 9 nJ 4mm 10? 10? 10? 10? 機構(gòu)件的形心距為： ()nnC nFYy F??? [ 1 0 8 0 0 1 8 9 . 5 2 2 3 0 0 1 8 9 . 5 9 2 5 0 3 4 8 . 5 2 8 9 8 0 9 ][ 1 0 8 0 0 2 2 3 0 0 9 2 5 0 2 8 9 8 0 ]1 3 6 . 8 m m? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? b．慣性矩 每個零件中心到截面形心的距離 ia 為： 11 y y? ? ? ? ? ? 22 13 6. 8 18 9. 5 52 .7ca y y? ? ? ? ? ? 33 13 6. 8 34 8. 5 21 1. 7ca y y? ? ? ? ? ? 44 13 6. 8 9 12 7. 8ca y y? ? ? ? ? 計算截面中心慣性距 ziJ ： 計算每個零件對截面形心的慣性矩 ziJ ： 3 32 2 7 411 1 1 22 8 25 ( 52 .7 ) 10 80 0 3. 03 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 7 422 2 2 34 3 25 ( 52 .7 ) 22 30 0 4 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 41 頁 3 32 2 8 433 3 3 37 0 25 ( 21 ) 92 50 5 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 8 444 4 4 16 10 18 12 7. 8 28 98 0 4. 74 10 m m12 12z LJ a F? ?? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 4z z z z zJ J J J J? ? ? ? 7 7 8 83 . 0 3 1 0 6 . 2 4 1 0 4 . 1 5 1 0 4 . 7 4 1 0? ? ? ? ? ? ? ? 10?? c．計 算彎曲應(yīng)力 m a xm a x m a x692372 2 10 ( 343 18 136 .8 ) 9 10288 .7 N / m mzM yJ? ?? ? ???? d. 安全系數(shù) ? ?m a x 459 1 .5 92 8 8 .7snn??? ? ? ? 故：掩護梁強度安全通過。 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。 表 31 幾種較軟巖石底板允許比壓 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 42 頁 底板巖性 Rc(MPa ) [P] (MPa ) V2 V= V5 粘質(zhì)可塑頁巖 1 ～ ～ 可塑頁巖 灰質(zhì) 頁巖 2 ～ ～ ～ 沙質(zhì) 灰質(zhì) 泥漿頁巖 4 ～ ～ ～ 注： Rc— 底板抗壓入強度 ( MPa ) V— 礦井小時涌水量， ( 3m/h )。涌水量大，巖石變軟，降低了允許比壓 [P]— 允許比壓 ( MPa ) 幾種軟巖底板的允許比壓如表 31 所示 ，使用該液壓支架的底板為 的砂質(zhì)頁巖， 涌水量 V 3m/h 。 因此 ? ? 3 . 0 ~ 2 . 0 M P aP ? 取 ? ? M PaP ? 計算底板比壓時，首先計算底板與底座的接觸面積。底板與支架底座的接觸面結(jié)構(gòu)如圖 38 所示。 則其與底板的接觸面積 A 為： ? ? ? ? 239。 3 2 0 0 1 5 5 0 5 6 6 3 1 4 8 8 0 0 m mdA L B B? ? ? ? ? ? ? 然后計算底座對底板的平均比壓如下： 31 9 0 0 0 1 0 2 .8 63148800dFP A ?? ? ? MPa 安全系數(shù)： ? ? P? ? ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 43 頁 圖 3— 8 底座面積 立柱強度和穩(wěn)定性驗算 立柱剛體強度驗算 缸筒材料要求： 一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的可焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途、毛坯的來源等可選用以下各種材料： 25，35 ， 45 等； ZG200400,ZG230450,1Cr18Ni9,ZL105,5A03,5A06 等；ZCuAl10Fe3,ZCuAl10Fe3Mn2 等。 缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或熱軋無縫鋼管，國內(nèi)市場上已有內(nèi)孔經(jīng)珩磨或精加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管，材料有 20， 35， 45，27SiMn。 對于工作溫度低于 50176。C 的液壓缸缸筒，必須用 35， 45 號鋼，而且要調(diào)質(zhì)處理。 與端蓋焊接的缸筒，使用 35 號鋼，機械預(yù)加工后再調(diào)質(zhì)。不與其他零件焊接的缸筒，使用調(diào)質(zhì)的 45 號鋼。 較厚壁的毛坯仍用鑄件或鍛件，或用 厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫需用 X 光射線或磁力線探傷檢查。 對缸筒的要求： 有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)試驗壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 44 頁 寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。 需要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大變形。 總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封容腔，用以容納壓力溶液，同 時它還是活塞的運動 “ 軌道 ”。 設(shè)計液壓缸筒時，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸又足夠的輸出力、運動速度和有效行程，同時還必須具有一定的速度，能足以承受液壓力、負載力和意外沖擊力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的公差等級、表面粗糙度和形位公差等級，以保證液壓缸的密封性、運動平穩(wěn)性和耐用性。 缸體的技術(shù)要求： (1) 缸體采用 H H9 配合。表面粗糙并當活塞采用橡膠密封圈密封時，Ra 為 ～ ， 當活塞用活塞環(huán)密封時， Ra 為 ～ 。 (2) 缸體內(nèi)徑