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International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences amp。趙老師總是不厭其煩的給我解釋講解，而且相當(dāng)?shù)募?xì)心。為期近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的督促下我也順利的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。因?yàn)椴煌趩渭兊闹窝谧o(hù)式支架，在考慮放頂煤方面充考慮到開采環(huán)境，因此設(shè)計(jì)具有良好的可靠性能和破煤能力的小插板放煤機(jī)構(gòu)，同時(shí)考慮安裝運(yùn)輸方便。結(jié) 論低位放頂煤液壓支架的主要功能是實(shí)現(xiàn)支護(hù)與放煤，因此本次設(shè)計(jì)主要圍繞這兩個(gè)主要功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。⑹剪切應(yīng)力和安全系數(shù)的計(jì)算由力矩圖可以看出，在危險(xiǎn)截面處的剪應(yīng)力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。最大彎矩。此處按中性軸以下進(jìn)行計(jì)算，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，得：；所以：②危險(xiǎn)截面中性軸處最大剪應(yīng)力式中： 帶入數(shù)據(jù)，得：③安全系數(shù)計(jì)算 （6—12）將數(shù)據(jù)代入（6—12）式得：所以頂梁的剪力強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。所以底座的彎曲強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)的計(jì)算要求。所以CC截面為危險(xiǎn)截面，截面形狀如圖66。 ①性軸以上（或以下）的部分截面面積對(duì)中性軸的靜矩 式中：——中性軸以上（或以下）各部分零件斷面的面積； ——中性軸以上（或以下）各部分零件的中心坐標(biāo)（對(duì)截面形心）； ——危險(xiǎn)截面的形心矩； ——每個(gè)零件形心至面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對(duì)中性軸之矩。最大彎矩。、剪力圖和彎矩圖，如圖63所示；；；；；；；；；；。（4）截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為： 式中： ——寬度； ——高度。圖61前梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖62 前梁危險(xiǎn)截面示意圖（1）各板形心位置板1： （一塊）； 板2： （兩塊）；板3： （兩塊）； 板4： （五塊）。1， 畫出前梁受力圖、剪力圖和彎矩圖，如圖61所示2， 求出各點(diǎn)的剪力和彎矩已知：；；；；；；⑴剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正）。5 許用擠壓應(yīng)力按下式計(jì)算： 6 安全系數(shù)安全系數(shù)如表61所示表61 安全系數(shù)表安全系數(shù)前梁頂梁底座掩護(hù)梁前連桿 安全系數(shù)后連桿主要軸缸體焊縫活塞桿 ～4～4注：（1）頂梁、掩護(hù)梁、連桿、銷軸等不能進(jìn)行加載強(qiáng)度校核。 （3） 活塞桿均采用27SiMn號(hào)鋼，取屈服極限。當(dāng)然強(qiáng)度條件要以現(xiàn)階段液壓支架所選用的材料、制造工藝以及失效形式等為依據(jù)，隨著時(shí)間的推移，如果上述諸點(diǎn)有變化，強(qiáng)度條件也必須作相應(yīng)調(diào)整。圖56 底板接觸面積示意圖代入數(shù)據(jù)得：底座對(duì)底板的平均比壓： 第6章 支架強(qiáng)度計(jì)算液壓支架的頂梁、底座等部件都屬于箱體式焊接結(jié)構(gòu)件，它們的強(qiáng)度都取決于液壓支架工作阻力和鋼板及焊縫的許用應(yīng)力。解： ： ： ：可得： 由上可得：因此可得： 支架底座受力分析取底座為分離體，受力分析如圖圖55 支架底座受力分析已知：求：解： ： ： 可得：底座接觸比壓頂板對(duì)支架的巨大載荷經(jīng)由整臺(tái)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。)5最高位置前連桿與水平面的夾角α1(176。將數(shù)據(jù)代入（512）式得：焊縫抗拉強(qiáng)度：MPa 安全系數(shù)為： （513）式中 ——許用安全系數(shù)，一般取。 缸體的強(qiáng)度計(jì)算（1）缸體壁厚驗(yàn)算 （510）式中：——?jiǎng)傮w實(shí)際最大承壓，MPa。 ——考慮加長(zhǎng)桿和活柱配合間隙，當(dāng)單邊偏向受力時(shí)，所產(chǎn)生的最大偏距。此值僅當(dāng)活塞桿頭部距在載荷下發(fā)生最大撓度出的距離才適用其中為立柱活塞桿全部伸出時(shí)缸底和柱頭的軸銷孔之距。將數(shù)據(jù)代入（55）、（56）得:即 取40MPa合理立柱工作阻力按下式進(jìn)行計(jì)算： （57）將數(shù)據(jù)代入（57）式得： 液壓支架立柱強(qiáng)度驗(yàn)算表52 液壓支架立柱已知參數(shù)初撐力1005工作阻力1256油缸外徑245活柱外徑180油缸內(nèi)徑200活柱內(nèi)徑150續(xù)表加長(zhǎng)桿直徑150130立柱調(diào)高行程1400液壓行程800加長(zhǎng)桿調(diào)高600驗(yàn)算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定性。將數(shù)據(jù)代入（53）式得：圓整，取mm。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：取移架力為300kN，推溜力為150kN。一般取初撐力為倍的工作阻力。式中 —— 支架頂梁長(zhǎng)度，mm； —— 梁端距，mm； —— 支架頂梁寬度，mm； —— 相鄰支架頂梁間隙，mm。同時(shí)在插板下部外表面焊接有耳座，用于連接插板擺動(dòng)千斤頂，以實(shí)現(xiàn)插板的擺動(dòng)，有利于放煤。2．伸出插板阻擋矸石進(jìn)入后部運(yùn)輸機(jī)；由于這兩種放煤機(jī)夠都有自己配套的支架結(jié)構(gòu)形式，本次設(shè)計(jì)采用了支撐掩護(hù)式液壓支架的結(jié)構(gòu)，因此這里設(shè)計(jì)成在掩護(hù)梁后鉸接一個(gè)插板的放煤結(jié)構(gòu)。在千斤頂活塞腔油路上加液控單向閥鎖緊，并加安全閥進(jìn)行保護(hù)。挑梁可以使前梁上下擺動(dòng)，加大前梁端部的支撐力。 側(cè)推千斤頂作用：側(cè)推千斤頂伸出時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板外移，可密閉架間間隙，起到防矸、導(dǎo)向、防倒和調(diào)架的作用；側(cè)推千斤頂縮回時(shí)，使活動(dòng)側(cè)護(hù)板縮回，可以減少移駕阻力。支架常用的活動(dòng)側(cè)護(hù)板形式有3種，即直角式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板、直角式雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板和折頁(yè)式單側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板。則AO、AB、BC、CD為液支架的的四連桿機(jī)構(gòu)。即B、BB2三個(gè)點(diǎn)為液壓支架在三個(gè)位置時(shí)的前連桿的上鉸點(diǎn)。 (13) 以E2點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長(zhǎng)L為半徑作圓，與圓弧相交于A1點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。假設(shè)在液壓支架升降過程中，E1點(diǎn)近似在此直線上滑動(dòng)。 (6) 以A點(diǎn)為圓心，以L為半徑作圓，與該直線相交于E1點(diǎn)，即為掩護(hù)梁、與頂梁的鉸點(diǎn)。 (2) 過O點(diǎn)作水平線H－H線與底座相平行。本文取450mm。2 支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角P和后連桿與底平面的夾角Q，應(yīng)滿足以下要求：支架在最高位置時(shí)，~，～；支架在最低位置時(shí)，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知，,如果按鋼和矸石的摩擦系數(shù)為,即：,求得；為了安全可靠在最低工作位置時(shí)，應(yīng)使為宜，而Q角主要考慮掩護(hù)梁底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架不能降下來(lái)，一般取，在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。 四連桿機(jī)構(gòu)由于考慮放頂煤后鉸接插板擺動(dòng)千斤頂?shù)母缮鎲栴}，本次設(shè)計(jì)前后四連桿都采用單獨(dú)鉸接。配置單向活動(dòng)側(cè)護(hù)板，減少架間漏矸和防止大采高支架橫向傾倒。本次設(shè)計(jì)采用單伸縮機(jī)械加長(zhǎng)立柱。為順利移架，前梁間一般要留有100～150mm間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。支架常用頂梁形式有3種：整體頂梁、鉸接頂梁和楔形結(jié)構(gòu)頂梁。本支架立柱間距選1m。故前排立柱取，后排立柱垂直布置。 頂梁覆蓋率頂板覆蓋率按下式計(jì)算：式中： ——頂梁覆蓋率； ——頂梁寬度（包括側(cè)護(hù)板伸出寬度），mm； ——頂梁總長(zhǎng)度，mm； ——梁端距，mm； ——相鄰頂梁間間隙。 頂梁寬度，本次設(shè)計(jì)取支架頂梁的最小寬度為1420mm,最大寬度為1590mm,選取雙側(cè)活動(dòng)側(cè)護(hù)板，亦即頂梁側(cè)護(hù)板側(cè)推千斤頂?shù)男谐倘?70mm。一般為135～150mm，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。本文設(shè)計(jì)支架為支撐掩護(hù)式，估取底座長(zhǎng)度為2400mm。而一般支架間距，按下式計(jì)算：式中 ——支架間距(支架中心距)，mm； ——每架支架頂梁寬度，mm； ——相鄰支架(或框架)頂梁之間的間隙，mm； ——每架所包含的組架的組數(shù)或框架數(shù)；支架間距要根據(jù)支架型式來(lái)確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長(zhǎng)度及槽幫上千斤頂聯(lián)結(jié)塊的位置來(lái)確定，、,千斤頂聯(lián)結(jié)塊位置在溜槽長(zhǎng)度的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外。由支架的最大、最小高度，可得活塞的行程為 1500mm；而活塞全部縮回時(shí)立柱的總長(zhǎng)，暫用支架的最小高度 1700mm。 至 ，煤層較薄時(shí)選大值。 支架的伸縮比支架的伸縮比是指支架的最大與最小高度值之比，即： 支架的最大高度與最小高度之差為支架的調(diào)高范圍。11 要易于拆卸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。7 調(diào)高范圍大，照明和通信方便。3 放矸性能要好。由此可見，研制和開發(fā)新型液壓支架是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于不同采煤工作面的頂?shù)装鍡l件、煤層厚度、煤層傾角、煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等的不同，對(duì)液壓支架的要求也不同。綜合以上三種方案，本次設(shè)計(jì)選取后四連桿低位放頂煤液壓支架形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 后四連桿低位放頂煤液壓支架，支架后部由掩護(hù)梁，前后連桿，底座，尾梁行成工作空間，用以放煤和布置后輸送機(jī)。[22]圖23 擺動(dòng)式放煤機(jī)構(gòu)圖24 后四連桿低位放頂煤液壓支架 中四連桿低位放頂煤液壓支架，它的掩護(hù)梁由鉸接在頂梁的平衡千斤頂或鉸接在底座上的千斤頂支撐。 中四連桿低位放頂煤液壓支架（擺動(dòng)式放煤支架） 擺動(dòng)式放煤機(jī)構(gòu)如下圖所示，由放煤千斤頂、小插板千斤頂、放煤擺動(dòng)板組成，主體是放煤擺動(dòng)板。 6底座對(duì)底板比壓分配合理，前端比壓較小，能適應(yīng)軟底板條件，移架阻力小，有利于順利移架。尾梁搬動(dòng)有利于落煤，插板伸縮值大，放煤口調(diào)節(jié)靈活，對(duì)于大煤塊的破碎能力強(qiáng)，可顯著提高頂煤的采出率。分別為中（反）四連桿放頂煤液壓支架﹑中(正)四連桿放頂煤液壓支架、后四連桿放頂煤液壓支架。、頂板，設(shè)計(jì)低位放頂煤液壓支架，通過尾梁的控制實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的放頂煤要求。3 對(duì)于松軟和易碎裂煤層，厚度為5~8m左右時(shí)，可選用掩護(hù)式支架，采用天窗式結(jié)構(gòu)，如單輸送機(jī)放頂煤支架；對(duì)于煤層較大，煤質(zhì)較硬，但節(jié)理發(fā)育，易碎裂的煤層，可用支撐掩護(hù)式支架，采用插板式或天窗插板式等結(jié)構(gòu)。為使操作，行人等比較方便，支架