【正文】 液壓支架的液壓系統(tǒng)屬于泵缸開(kāi)式系統(tǒng)。 面積 A=ab=200330=66000mm2 式中： a,b 分別為截面寬和高， a=200mm,b=150mm 拉應(yīng)力 53 MP aAF ???? 安全系數(shù) ???? ?? sn 所以后連桿合格。 結(jié)果顯示受最大應(yīng)力為 108N/mm2即 ≤230MPa。 h 為截面高 mm。 校核 B－ B 截面的剪切強(qiáng)度 在截面 B－ B 的剪力最大，且腹板采用 鋼板焊接，故需要校核，現(xiàn)對(duì)中性軸處剪切力進(jìn)行校核，即 max 0max0zQSJb? ? 式（ ） maxQ －最大剪力 0b －截面沿中性軸的總寬度 b0=δ2= 0S －截面中心軸之上各塊面積對(duì)中性軸靜矩 ? ? ? ????? )(0 iiiii yyFyFIS ++= max 0max0zQSJb? ? 式（ ） = 35 ?? ???= 安全系數(shù)： ][ ][ m a xm a x ??????? nJn s? ?? 式（ ） 所以 B— B截面強(qiáng)度合格。對(duì)一個(gè)點(diǎn)左右的剪力計(jì)算如下： A: QA 左 ＝ P1=2512 KN B: QB 右 =P2=2512 KN QB 左 =P2+F=2512+= KN C: QC 右 =P2=2512 KN 圖 c 為彎矩圖 ???? a x LPM 25121000=105 按彎曲應(yīng)力計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)度校核 由計(jì)算得知，按彎壓聯(lián)合計(jì)算，不如按最大彎曲應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力大。 2. 結(jié)構(gòu)件、銷(xiāo)軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件。 44 第 4 章 液壓支架強(qiáng)度校核 在液壓支架的研制，試驗(yàn)過(guò)程中，各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。1F =3767.48 KN ` c os 1 ( 5 6) ` c os 2 6 ` si n 2( 5 3 )si n 3 c os 3 ( 4 5 ) 1 ` 5`1`Pa l l Pb l Pb h hF F h h F hxF? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? 前 連 桿 前 連 桿`` 43 式（ ） 式中： F1`—底座集中力大小， KN F 前連桿 ＇ —F 前連桿 的反作用力。 代入公式（ ）得 : ???? ????? 75s i n57tan75c os )(57tan)(＝后連桿F ＝ KN 前連桿受力： 34a s in s in39。再經(jīng)受力分析，其外載荷也已確定。 設(shè)頂梁長(zhǎng)為 Lg，頂板的集中載荷為 F1，其作用點(diǎn)距頂梁一端為 x。 頂梁 受力分析 取頂梁為分離體進(jìn)行受力分析 圖 頂梁分離體受力分析 頂梁受力分析的目標(biāo)是求出圖 中的四個(gè)未知量 Fn、 X： 12s i n s i na n a bx F P P? ? ?? ? ? ? ? 式（ ） 12c os c osa n a by F P P??? ? ? ? ? 式（ ） 式中： 37 nF —頂梁所受 集中力 KN ω—頂梁頂板摩擦系數(shù) ， ω= aP —前排立柱的合力 aP =2512（ KN） Pb —后排立柱的合力， Pb =2512（ KN） ay —頂梁 a 點(diǎn)所受垂直力， KN 由式 (31)和 (32)聯(lián)立，求 Fn c o s 1 c o s 2s in 1 s in 2y a F n P a P btgx a F n P a P b??? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ? 整理得 c o s 1 c o s 2 ( s in 1 s in 2 )1P a P b tg P a P bFn tg? ? ? ? ???? ? ?? ? 式（ ） 式中： θ—瞬心角（度） 代入公式（ 33）得 : ??? ????????? )8c os18s i n2512(26tan8c os251218c os2512Fn ≈ KN 由式（ 31）得 : 12si n si na n a bx F P P? ? ?? ? ? ax =(sin18?+sin8?)= (KN) 由式（ 35）得 : 12c os c osa n a by F P P??? ? ? ? ? ya=－ 2512（ cos18?+cos8?） = (KN) 38 2 c o s 1 2 c o s 2 1 s in 1 ( 1 2 ) s in 2 ( 1 2 )F n h P a l P b l P a h h P b h hx Fn? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 式（ ） 式中： x —后梁集中力作用點(diǎn)與頂梁后端之距 mm 。 圖 215 放頂煤液壓支架 35 小結(jié) 本章完成了液壓支架的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括支架主要尺寸的確定，頂梁、掩護(hù)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)確定，底座、立柱及液壓千斤頂?shù)倪x擇。 長(zhǎng)框架推移裝置的缺點(diǎn)是傳力框架較長(zhǎng)，桿端面小，因而剛度不易保證，容易發(fā)生彎曲變形。 支架撐緊頂板 時(shí)，液壓控制使推移千斤頂活塞桿縮回，推移千斤頂?shù)睦?jīng)導(dǎo)向塊變?yōu)閷?duì)傳力框架的推力而把運(yùn)輸機(jī)推向煤壁。推移桿為焊接結(jié)構(gòu) ,具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 a b c d e f 31 圖 立柱類(lèi)型 單作用活塞式； b—單作用柱塞式； c—雙作用活塞式； d、 e、 f—雙伸式 立柱主要參數(shù)確定 1)立柱缸體內(nèi)徑和活塞外徑 Dd =40 1cosd a mFn p a? 式（ ） 式中： D—立柱缸體內(nèi)徑 mm F1—支架承受的理論支護(hù)阻力 KN nd—每架支架立柱數(shù) Pa—安全閥的正壓力， pa=40mpa αm —立柱最大傾角（度） 代入公式（ 213）得 Dd= ???? ? 6c 513 = 查表 21 取整為 200mm。 3)立柱間距 立柱間距指支撐式和支撐掩 護(hù)式支架而言即前、后柱的間距。掩護(hù)式支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，比壓小。 29 圖 整體式底座 根據(jù)以上分析，選擇整體式底座 ，如圖 所示 。 圖 掩護(hù)梁 底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 底座設(shè)計(jì)要求 底座是液壓支架的主要承載部件，它把頂板的壓力傳遞給底板，它是支架的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，因此，對(duì)底座的設(shè)計(jì)有以下要求： ； ； 、推移千斤頂、液壓操縱系統(tǒng)和其他裝置； 、操縱支架和采煤機(jī)等； 28 ； 6 滿足 快速移架和順序排矸的要求； 底座的選型 底座的結(jié)構(gòu)型式通常有三種類(lèi)型： （ a） （ b） 圖 底座分類(lèi) 1 整體式 整體式底座是用鋼板焊接成的箱式結(jié)構(gòu)， 整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易變形，與底板接觸面積大，比壓小， 如圖 (a)所 示。對(duì)分式結(jié)構(gòu)尺寸小，易于加工、運(yùn)輸和安裝，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差?；顒?dòng)側(cè)護(hù) 板裝在掩護(hù)梁的兩側(cè)。掩護(hù)梁承受對(duì)支架的水平作用力及偏載扭矩。 Q1=75。 工作面無(wú)立柱空間寬度： R=B+E+W+X+d/2 式中： B 為截深 mm； W 為工作面輸送機(jī)總寬度 mm； X 為支架前柱與 電纜槽之間的距離， mm； 根據(jù)配套尺寸關(guān)系，在設(shè)計(jì)中選用采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為： 采煤機(jī)： MGD150/NW 型； 前輸送機(jī)： SGZ764/264 型； 后輸送機(jī)： SGW40T 型； 配套尺寸與采煤機(jī)截深、輸送機(jī)寬度等有關(guān)。為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī) 滾筒不截割頂梁，同時(shí)考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離（梁端距）為 T=300mm，這個(gè)距離叫空頂距。 頂梁長(zhǎng)度的影響 因素 1)支架工作方式對(duì)支架頂梁 長(zhǎng)度的影響 支架工作方式對(duì)支架頂梁長(zhǎng)度的影響很大，從液壓支架的工作原理可以看出，先移架后推溜方式（又稱(chēng)及時(shí)支護(hù)方式）要求頂梁有較大長(zhǎng)度； 圖 楔形結(jié)構(gòu)梁 1楔形梁； 2楔塊； 3楔形梁千斤頂； 4后梁 23 先推溜后移架方式（又稱(chēng)滯后支護(hù)方式）要求頂梁長(zhǎng)度較短。由于楔形梁 1 與后梁 4 為鉸接結(jié)構(gòu)，當(dāng)操作楔形梁千斤頂伸出或縮回時(shí)帶動(dòng)楔形塊前后移動(dòng)，從而使楔形梁 1 繞鉸軸上下擺動(dòng)，其擺動(dòng)范圍取決于楔形塊的行程和楔角的大小。為了順利移架，前梁間一般要留有 100～ 500mm 間隙，從而增加了破碎頂板漏矸的可能性。在前梁千斤頂?shù)耐评拢傲嚎梢陨舷聰[ 圖 整體頂梁 圖 鉸接頂梁 1. 前梁； 2. 前梁千斤頂； 3. 頂梁 22 動(dòng)，對(duì)不平頂板的適應(yīng)性較強(qiáng)。鉸接頂梁的前段稱(chēng)為前梁，后段稱(chēng)為主梁，一般簡(jiǎn)稱(chēng)頂梁。 17. 按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫(huà)出液壓 20 支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) e1 的運(yùn)動(dòng)軌跡，只要逐步變化四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，便可以畫(huà)出不同 的曲線，再按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征進(jìn)行校核，最終選出較優(yōu)的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸。 14. 以 ea 1 連線，并以 a1 點(diǎn)為圓心，以 長(zhǎng)度為半徑作弧，交 ae 1上一點(diǎn) b1 點(diǎn)。 10. 以 a2 為圓心以 長(zhǎng)度為半徑作弧，在掩護(hù)梁上交一點(diǎn) b2，為支架在最低位置時(shí)前連桿上鉸點(diǎn)的位置。 6. 過(guò) E 點(diǎn)作 H—H 線的平行線，則 HH 線與 F—F 線的距離為 H1，為液壓支架的最高位置時(shí)的計(jì)算高度。 2. 過(guò) O 點(diǎn)作與底座面平行的水平線 H—H 線。 Q2——支架最低位置時(shí)，后連桿與底平面夾角（度） 。 A——后連桿長(zhǎng)度（ mm） 。 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。同時(shí)底板阻止底座向后移，使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而增 加了頂梁前端的支護(hù)力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。 中可知，掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) e? 和瞬時(shí)中心 O 之間的連線與水平線夾角為 ? 。而 Q 角主要考慮后連桿底部距底板要有一定距 離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降?！?85176。 15 四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 ，如圖 所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度 e 應(yīng)小于或等于 70mm，最好為 30mm以下。 2．擋矸 鑒于組成四連桿機(jī)構(gòu)的掩護(hù)梁既是連接件，又是承載件，為了承受采空區(qū)內(nèi)破碎巖石 施加 的載荷，掩護(hù)梁一般做成整體箱形結(jié)構(gòu)，具有一定強(qiáng)度。通常，掩護(hù)式支架的底座長(zhǎng)度取 倍的移架步距，即 左右；支撐掩護(hù)式支架對(duì)底座長(zhǎng)度取 4 倍的移架步距，即 。其中寬面頂梁一般為 1200mm～ 1500mm。用 bc 表示。 按照已給課程設(shè)計(jì)的要求，液壓支架型號(hào)為 ZF5600/22/45 綜放液壓支架，故 maxH 為 3200mm； minH 為 1700mm。調(diào)高范圍越大，支架的適用范圍越廣，但過(guò)大的調(diào)高范圍會(huì)給支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成困難，可靠性降低。設(shè)計(jì)要遵循支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移架速度快、安全可靠等原則。 通過(guò)上述，對(duì)液壓支架的工結(jié)構(gòu)和工作 原理的分析，可初步確定液壓支架。這種變化過(guò)程反應(yīng)了支架的支撐力和時(shí) 間之間的關(guān)系 。未防止安全閥頻繁動(dòng)作而失效，應(yīng)使支架的工作阻力大于正常的頂板壓力，也就是說(shuō)，在工作生產(chǎn)過(guò)程中，支架還沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)工作阻力之前，就已前移到新 的支撐位置。 在頂板壓力增大時(shí)， 支柱活塞腔被封閉的油液壓力就迅速升高，當(dāng)壓力值超過(guò)安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，支柱活塞腔的高壓液體經(jīng)安全閥泄出，支柱降縮，支柱活塞腔的液體壓力減小，這就是支架的 “讓壓 ” 特性；當(dāng)壓力小于安全閥的動(dòng)作壓力時(shí)，安全閥又關(guān)閉，停止卸液，支柱活塞腔的液體又被封閉，支架恢復(fù)正常工作。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于頂板壓力有時(shí)相當(dāng)巨大，想設(shè)計(jì)出能抗住巨大頂板壓力，而一點(diǎn)也不讓壓的支架是及困難的，實(shí)際上也沒(méi) 10 有這種必要。這個(gè)彈性可縮量會(huì)使支柱工作還未達(dá)到工作阻力之前，就造成頂板的下沉，有可能使巖石離層，對(duì)頂板管理是不利的。這時(shí)由于支柱缸徑增大，油液被壓縮而體積縮小，即使乳化液沒(méi)有任何漏損， 安全閥并未動(dòng)作卸載，支柱總長(zhǎng)度也降縮短。此時(shí)支柱和支架對(duì)頂板產(chǎn)生的支撐力稱(chēng)為初撐力。 :當(dāng)液壓支架前移并重新支撐后，操縱閥轉(zhuǎn)到推移位置，打開(kāi)供液閥時(shí)，高壓液體由主進(jìn)液管經(jīng)操縱閥、液控單向閥進(jìn)入到推壓千斤頂?shù)幕钊麠U腔，活塞桿腔的油液經(jīng)油管和操縱閥流回主回液管，推移千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，以液壓支架為支點(diǎn)，把運(yùn)輸機(jī)推移到新的工作位置。 ：液壓支架卸載后，操縱閥轉(zhuǎn)到移架位置，打開(kāi)供液閥時(shí)