【正文】 所以，耳板所受擠壓應(yīng)力按下式計(jì)算： ZbdaF ej ?? 6? 式中 ea — 偏載系數(shù)，一般取 ?ea Z — 耳板數(shù)量，此處取 4?Z b — 耳板厚度 d — 銷孔直徑 db? — 耳板受擠壓的投影面積 計(jì)算得： 5 445s in1 3 5 06 ???F (kN) ??? ???? Z b daF ej? (MPa) 擠壓安全系數(shù)為： ][][ ?????jsjjn ? ??? ][n 取 圖 45 耳板結(jié)構(gòu)圖 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 56 由于 ][ nn ?? =，所以耳板擠壓強(qiáng)度符合要求。本支架校核頂梁與前梁鉸接處的耳板，其結(jié)構(gòu)如圖 45 所示。 720144 0 受力圖 彎距圖 圖 43 底座受力情況 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 53 底座強(qiáng)度校核 1）形心位置： 各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)如表 42 所示： 42 底座截面各板件的計(jì)算數(shù)據(jù)表 零件號(hào) 1 2 3 4 數(shù)量 1 2 2 2 總面積 2cm/nF 312 161 126 形心位置cm/nY 1 總慣性矩4cm/nJ 8 5 7691 表結(jié)構(gòu)件的形心位置為： 圖 44 底座中間斷面 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 54 )mm(1 2 6 0 04 6 0 01 6 1 0 03 1 2 0 01551 2 6 0 01454 6 0 01451 6 1 0 0103 1 2 0 0543215544332211????????????????????????FFFFFyFyFyFyFyFFyFYiiiC 2）慣性矩： )( m 4 8 5 1 2 8 0 47 6 9 0 9 8 5 3 1 6 6 4 6 5 6 0 8 2 6 3 51 4 2 3 5 3 8 4 844321????????? JJJJJ z 3)計(jì)算彎曲應(yīng)力： x m a xm a xm a x ???? z cz J yMyJM? (MPa) 計(jì)算安全系數(shù)： 0 494 59m a x ??? ?? sn 對比安全系數(shù)表 41， n = ][n = 所以底座彎曲強(qiáng)度校核滿足設(shè)計(jì)要求 。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 52 從圖中分析可以知道：底座中間立柱處彎矩最大，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 底座的強(qiáng)度校核 底座的強(qiáng)度計(jì)算方法與頂梁一樣，按最不利的工況校核其強(qiáng)度， 一般按底座中點(diǎn)或兩端接觸底板 ，計(jì)算支架處于最高工作位置，立柱達(dá)到工作阻力時(shí)，危險(xiǎn)截面和柱窩處的彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和重要焊縫的強(qiáng)度。 首先對每塊鋼板編號(hào)，把位置狀態(tài)相同和截面積 相同的鋼板編成 1個(gè)號(hào)，再計(jì)算截面積 tF ，最后計(jì)算截面形心距 tY )cm(50202 2 5 0 21 ???F )cm( 5 02021 ????y )cm(350201750 22 ???F )cm(3220202 ???y 圖 42 頂梁中間斷面 )cm(432402704 23 ????F )cm( 7 02023 ????y )cm(84220210 24 ????F ????y )cm( )cm(5420270 25 ???F 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 50 )cm( ?? yy 則： )cm(80132118276350543215544332211???????????????????????????FFFFFyFyFyFyFyFFyFyiii 每個(gè)零件中心到截面形心的距離 ia 為： )cm( 3 511 ????? yya )cm(21 5 51 3 522 ?????? yya )cm( 8 01 3 533 ?????? yya )cm( 8 01 3 544 ?????? yya )cm( 8 01 3 555 ?????? yya 計(jì)算截面中心主慣性矩 ziJ 矩形截面的慣性矩為： 123bhJzc ? 式中 b — 截面寬度； h — 截面高度。為安全計(jì)，在 C點(diǎn)處 截面（如圖 42）采用最大彎曲應(yīng)力進(jìn)行校核。對各點(diǎn)左右剪力計(jì)算如下： A點(diǎn)： 0??? aAz YQ B點(diǎn)： 0??? aBy YQ 1 0 0 0 0????? yaBz PYQ (kN) C點(diǎn)： 10000??? BzCy (kN) 9 4 9 11 9 4 9 11 0 0 0 0 ?????? nCyCz F (kN) D點(diǎn)： 9491?? CzDy (kN) 509100009491 ?????? yDyDz P (kN) E點(diǎn)： 509??? DzEy (kN) ??????? kEyEz Y (kN) 圖 41e 為彎矩圖。 頂梁的強(qiáng)度校核步驟如下： 、受力圖、剪力圖和彎矩圖，如圖 41 所示 圖 為剪力圖。根據(jù)計(jì)算結(jié)果 表明，改變結(jié)構(gòu)件高度對強(qiáng)度影響較大，而改變結(jié)構(gòu)件的鋼板厚度對強(qiáng)度影響較小，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)件的具體情況酌情處理。 ： sc ?? ][ ? 安全系數(shù)如表 41所示 表 41 安 全 系 數(shù) 表 安全 系數(shù) 前梁 頂梁 底座 掩護(hù)梁 前連 桿 后連桿 ][n 1.1 1.1 1.1 1.3 1.3 1.3 安全系數(shù) 主要軸 缸體 焊縫 活塞桿 ][n ～ 4 ～ 4 〉 注：（ 1）頂梁、底座安全系數(shù)為 ，主要考慮加載時(shí)，工作阻力 ，掩護(hù)梁、連桿、銷軸等不能進(jìn)行加載強(qiáng)度校核，為偏于安全取 。 (2).各銷軸均采用 CrMo 等合金結(jié)構(gòu)鋼，取屈服極限 561?s? MPa (3).活塞桿均采用 45 號(hào)鋼，取屈服極限 ?s? MPa (4).結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞桿的強(qiáng)度條件為 ： ][max nns ???? 式中 max? — 危險(xiǎn)斷面 計(jì)算出的最大應(yīng)力， MPa ][n — 許用安全系數(shù) 27SiMn 無縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度 1000?b? MPa，強(qiáng)度條件為 ][][ nn b ?? ?? 式中 ][? — 缸體許用應(yīng)力， MPa 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 ][n — 許用安全系數(shù)，取 ～ 4。下面簡單介紹我國液壓支架強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件： 強(qiáng)度校核均以材料的屈服極限 s? 計(jì)算安全系數(shù)。前面 的內(nèi)容已經(jīng)給出了支架主要零部件受力分析和負(fù)荷的計(jì)算方法，但是由于液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、外載荷特點(diǎn)以及其使用條件的特殊性，在強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件也是有其特殊性的。因此，通常按頂板對頂梁的摩擦力指向支架后方的工況來校核支架主要部件的強(qiáng)度。計(jì)算表明，當(dāng)頂板對頂梁的摩擦力方向指向采空區(qū)時(shí)，頂梁和底座均有較大載荷。在支架的工作高度范圍內(nèi)，一般把 ?tan 值控制在 以下，從而把附加力控制在支架名義工作阻力的 10%范圍內(nèi)。當(dāng)摩擦系數(shù)?W ， 1tan ?? 時(shí)，附加力可高達(dá)支架名義工作阻力的 30%。所以，在支架受力計(jì)算和強(qiáng)度分析時(shí)，為偏于安全，一般對矸石作用力忽略不計(jì)。矸石作用在掩護(hù)梁的負(fù)荷，為在 0～ 5 倍采高的巖石重量范圍內(nèi)，取若干個(gè)值。 分析結(jié)構(gòu)表明，平衡千斤頂產(chǎn)生拉力時(shí)，頂梁后端比壓增大，可增加切中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 頂能力，底座比壓分布狀態(tài)較好，連桿受力較??；平衡千斤頂產(chǎn)生推力時(shí)，頂梁合力作用點(diǎn)前移，可增加頂梁前端支撐能力，底座前端比壓增大，連桿受力增加。 、拉力對支架受力的影響 支架在實(shí)際工作中，平衡千斤頂?shù)耐屏屠κ亲兓?。根?jù)液壓支架架型實(shí)驗(yàn)規(guī)范規(guī)定，按摩擦系數(shù) W 為 0；； 。這摩擦力的大小與摩擦系數(shù) W 有關(guān)，且直接影響支架受力、支護(hù)效率等。 在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要以頂梁承受最大負(fù)荷時(shí)的支護(hù)高度為依據(jù)，按此時(shí)的工況進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行支架設(shè)計(jì)時(shí)，要充分注意到這些因素及其規(guī)律，找出各主要部件受力最大的狀態(tài)。 支架受力的影響因素 掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架在工作過程中，各主要部件的 受力是變化的，中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 其影響因素有諸多方面。 由于支架的工作阻力 1F 由立柱工作阻力之和的垂直分力及掩護(hù)梁和前后連桿承擔(dān)，而立柱的工作阻力之和不變，當(dāng) ? 值過大，說明掩護(hù)梁和前、后連桿受載增加，對掩護(hù)梁和前、后連桿不利；當(dāng) ? 值過小時(shí)，說明立柱的工作阻力不能充分發(fā)揮。對于掩護(hù)式支架而言，兩者并不相等。 幾種軟巖底板的允許比壓如表 31所示： 表 31 幾種較軟巖石底板允許比壓 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(qiáng)度 (MPa) 圖 38 底座梯形比壓分布 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 V— 礦井小時(shí)涌水量， (m3/h)。此時(shí)底座前端的比dn 4q dL 5q 1F 圖 37 底座三角形比壓分 不 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 壓為： 3214 10)64( ???? bL nLFqddd (MPa) 3215 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(jìn)行比較。為求 4q ，應(yīng)先求出底座的集中載荷 1F 的作用點(diǎn)的位置 dn 。為簡化計(jì)算又不失其有效性，假設(shè)底座對底板均勻接觸且載荷為線性分布。 計(jì)算底板比壓時(shí)，首先要計(jì)算底板與底座的接觸面積。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(qiáng)度。 本支架為支撐式支架，故支護(hù)強(qiáng)度不變，為 1946 kN/m2。于是可以求出支架的實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度如下式： )( 13LLL PKq np s?? (MPa) 支撐式支架隨著支撐高度的不同，其支護(hù)面積和工作阻力不變，故其支護(hù)強(qiáng)度不變。如圖 34 所示 q3 F1 q2 圖 34 頂梁三角形載荷分布 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 頂梁前端比壓 2q 為 0，頂梁后端比壓 3q 為： 313 103 2 ????mBFq (MPa) 當(dāng) 3gLx? 時(shí)，載荷呈梯形分布，如圖 35 所示： 頂梁前端比壓為： mggBL LxFq ??? 212 )26( 頂梁后端比壓為： mgg BL xLFq ??? 213 )64( 由于 33 0 4 7 2 7 ??x ,故本支架頂梁受力為 梯 形分布，計(jì)算得： 頂梁前端比壓為： ? ? ? ? 17503040 32212 ??? ?????? mg gBL LxFq(MPa) 頂梁后端比壓為： F1 q3 q2 圖 35 頂梁梯形載荷分布 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2020屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 ? ? )64( 32213 ??? ????? ??mgg BL xLFq (MPa) 支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算 支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束，其結(jié)構(gòu)尺寸已定。 設(shè)頂梁長為 gL ，頂梁的集中載荷為 1F ，其作用點(diǎn)距頂梁一端為 x 。由于 頂板與頂梁接觸情況不同，載荷實(shí)際分布很復(fù)雜。 ay 和 ax 是前梁在鉸接點(diǎn) a處對后梁的作用力。圖中 aP 、 bP 為前后立柱的工作阻力，其和為 2P ， 2P 是液壓支架的工作阻力。圖中 kP 為前梁千斤頂支撐力為已知， l 和 1l 均已知。 借助于取分離體的方法求出 mF 、 nF 、 zF 及其作用點(diǎn)的位置。據(jù)此把支架簡化為平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。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(diǎn)取矩之和為零，下面根據(jù)這一理論對支架進(jìn)行受力分析和計(jì)算。 液壓支架的受力分析 支架的受力分析與計(jì)算，是按理論力學(xué)中一物體受幾個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，所受