【正文】 計(jì)算截面面積 F及截面形心至 a－ a面的距離 y 全部厚度為δ＝ 12mm 首先對(duì)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一個(gè)號(hào)（圖 34），然后計(jì)算截面面積 iF 最后計(jì)算截面形心距 iy 即： 圖 頂梁截面圖 211 L m??? 1 ??? 222 2 04 22 4F L m?? ? ? 22 ?? ? ? 233 L m??? 32 0 .1 9 42y L m? ?? ? ? ? 1 1 2 2 3 31 2 3iiiFy F y F y F yy F F F F???? ???? ? 每個(gè)零件中心到截面形心的距離： 11 966 06 906a y y m? ? ? ? ? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 22 0 .0 9 6 6 0 .1 0 .0 0 3 4a y y m? ? ? ? ? ? 33 966 94 974a y y m? ? ? ? ? ? 矩形截面的慣性矩為 123bhJzc ? 式中 ： b－截面寬度 h－截面高度 計(jì)算每個(gè)零件的對(duì)截面形心的慣性矩 ziJ 3 32 2 4 411 1 1 0 . 4 0 . 0 1 2 0 . 0 9 0 6 0 . 0 0 4 8 0 . 3 9 1 01 2 1 2z lJ a F m? ??? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 4 422 2 22 2 0 . 1 7 6 0 . 0 1 2 ( 0 . 0 3 4 ) 0 . 0 0 4 2 2 4 0 . 1 1 1 01 2 1 2z LJ a F m? ???? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 4 433 3 3 0 . 3 6 0 . 0 1 2 ( 0 . 0 9 7 4 ) 0 . 0 0 4 3 2 0 . 4 1 1 01 2 1 2z LJ a F m? ??? 。對(duì)個(gè)點(diǎn)左右的剪力計(jì)算如下： 已知： 1 490P KN? , 2 485P KN? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 ? ? ? ? ? ?1 2 1 20 1 6 5 5 1 0 1 1 2 5 1 6 5 5 1 0 3 3 3 0 2 0 0FM P P F? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?2 1 2 10 33 30 20 11 25 55 0 10 55 0 10 0FM F P P? ? ? ? ? ? ? ? ?? 求得： 1 KN? , 圖 c為彎矩圖 ? ? ? ?5m a x 1 16 55 0 32 3. 9 16 45 2. 67 10M F N m? ? ? ? ? ? ? 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。40 0. 45 10i i i i iS I F y F y y ?? ? ? ? ? ?? ? ? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 00maxmax bJ IQz?? 5449 .7 5 1 0 0 .4 5 1 00 .9 1 1 0 0 .0 2 4??? ? ?? ?? aMP? 安全系數(shù)： ? ?m a x m a x0 . 5 5 0 . 5 5 4 5 9 1 2 . 6 [ ] 1 . 12 0 . 1sJnn??? ?? ? ? ? ? ? 所以 B— B截面強(qiáng)度合格。 計(jì)算截面面積 F及截面形心至 a－ a面的距離 y 全部厚度為δ＝ 12mm 首先對(duì)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一個(gè)號(hào)，然后計(jì)算截面面積 iF 最后計(jì)算截面形心距 iy 即： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 頂梁截面圖 211 L m??? 1 ??? 222 2 04 22 4F L m?? ? ? 22 ?? ? ? 233 L m??? 32 0 .1 9 42y L m? ?? ? ? ? 1 1 2 2 3 31 2 3iiiFy F y F y F yy F F F F???? ???? ? 每個(gè)零件中心到截面形心的距離： 11 966 06 906a y y m? ? ? ? ? 22 0 .0 9 6 6 0 .1 0 .0 0 3 4a y y m? ? ? ? ? ? 33 966 94 974a y y m? ? ? ? ? ? 矩形截面的慣性矩為 ： 123bhJzc ? 式中 b－截面寬度 h－截面高度 計(jì)算每個(gè)零件的對(duì)截面形心的慣性矩 ziJ 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 3 32 2 4 411 1 1 0 . 4 0 . 0 1 2 0 . 0 9 0 6 0 . 0 0 4 8 0 . 3 9 1 01 2 1 2z lJ a F m? ??? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 4 422 2 22 2 0 . 1 7 6 0 . 0 1 2 ( 0 . 0 3 4 ) 0 . 0 0 4 2 2 4 0 . 1 1 1 01 2 1 2z LJ a F m? ???? ? ? ? ? ? ? ? 3 32 2 4 433 3 3 0 . 3 6 0 . 0 1 2 ( 0 . 0 9 7 4 ) 0 . 0 0 4 3 2 0 . 4 1 1 01 2 1 2z LJ a F m? ??? ? ? ? ? ? ? ? 1 2 3Z Z Z ZJ J J J? ? ? 4 4 4 4 10 10 10 10 m? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算彎曲應(yīng)力和安全系數(shù) m a x m a x 2m a x m a x 2zzMM LyJJ????? ? ????? 542 .7 3 1 0 0 .1 7 6( 0 .0 1 2 )0 .9 1 1 0 2??? ? ?? 300 aMP? 安全系數(shù)： m a x459 1 .5 3 1 .1300sn ??? ? ? ? 合格。對(duì)個(gè)點(diǎn)左右的剪力計(jì)算如下： A: 1 490AQ P kN? ? ?左 ＝ B: 2 485BQ P kN? ? ?右 ＝ 2 490BQ P F kN? ? ? ?左 ＝ C: 485CQ KN?2右 ＝ P 圖 c為彎矩圖 5m a x 2 2 0 .5 4 8 5 1 .1 2 5 0 .5 2 .7 3 1 0 ( )M P L N m? ? ? ? ? ? ? ? ? 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。鋼條所在的位置為，兩柱窩中點(diǎn)。 集中載荷在兩根立柱中間時(shí) 校核 由《中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》 MT 3122022 中實(shí)驗(yàn)的規(guī)定加載。 (2)結(jié)構(gòu)件、銷軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件。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，強(qiáng)度條件也必須作相應(yīng)的調(diào)整。 伸縮梁千斤頂為雙作用單活塞液壓缸： 22221 2v Dv Dd? ? ? ?? d= 1D???= mm 圓整后取 80 mm 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第 4 章 頂梁強(qiáng)度校核 材料的選擇 在液壓支架的研制，試驗(yàn)過程中，各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。本設(shè)計(jì)煤層屬中厚煤層 ,考慮到本設(shè)計(jì)支架為輕型液壓支架， 取 120KN； bPˊ ：工作壓強(qiáng)取 MPa. 根據(jù)以上參數(shù)缸徑選取 80 mm；桿徑取 50 mm； 泵壓取 aMP ； 推力 取 157 KN；拉力 98 KN。 推桿采用 16Mn 鋼板焊接而成，主要由主筋板，大耳座、小耳座、加強(qiáng)筋板組成，長(zhǎng)1080 ㎜，寬 290 ㎜。這樣，移架時(shí)，推移千斤頂將對(duì)支架底座前端作用一個(gè)向上分力，避免移架是底座前端扎底，有利于移架動(dòng)作的順利完成。 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。 支撐掩護(hù)式支架所需的移架力不僅應(yīng)克服底板的摩擦力，還應(yīng)克服兩旁相鄰支架的摩擦力以及由于移架時(shí)立柱的剩余載荷引起的頂板對(duì)支架的摩擦力 ，所以它需要的移架力要比支撐式支架大得 多。推移桿為焊接結(jié)構(gòu) ,具有足夠的強(qiáng)度和圖 12 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 剛度。對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足下式要求： ? ?20 2LDH mm?? 式中 ： L—— 液壓缸的最大工作行程， 800mm； D—— 缸筒內(nèi)徑， 125mm 本設(shè)計(jì)應(yīng)滿足 : 8 0 0 1 2 51 0 2 .52 0 2H m m? ? ? 本立柱根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求得最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為 110H mm? ,滿足最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的要求。 本設(shè)計(jì)液壓缸的最大工作行程根據(jù)設(shè)計(jì)要求支架的最大支護(hù)高度為 ,最小支護(hù)高度為,確定立柱的最 大工作行程為 800mm。 本立柱活塞寬度范圍是 75 ~125mm ，取活塞寬度為 90mm?；钊自诨钪希钊c缸體內(nèi)徑的配合精度一般為 99/fH ，粗糙度 。 本立柱缸底 125D mm? ,材料取 45 號(hào)鋼 ,其抗拉極限強(qiáng)度 是 600baMP? ? ，安全系數(shù)取 5n? ,得 b 600[ ] 1 2 0 ( M Pa )n5?? ? ? ? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 將上述數(shù)據(jù)代入壁厚公式得： 500 .4 3 3 1 2 5 3 4 .9 ( m m )120? ? ? ? ?ˊ取 35mm 。在直徑 Dˊ (mm)處的缸底厚可按下列公式計(jì)算。 ? ?1 21 2 121( ) 4 5 8 . 6 4 /mqxqqHhq q q q K N mhh?? ? ? ?? xq ：當(dāng)支架最大采高時(shí)，支架應(yīng)有的支護(hù)強(qiáng)度； 2/KN m 1q ：在上表中，與低于最大采高但與之相鄰的采高對(duì)應(yīng)的支護(hù)強(qiáng)度，取 343? ? ?2/KNm 2q ：在上表中，與高于最大采高但與之相鄰的采高對(duì)應(yīng) 的支護(hù)強(qiáng)度，取 441? ? ?2/KNm 1qh ： 1q 對(duì)應(yīng)的采高，取 2m 2qh ： 2q 對(duì)應(yīng)的采高，取 3m (4)液壓支架的支護(hù)力，初撐力和工作阻力 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 立柱支護(hù)力： 1 233 ( )xCF q F KN?? 1F :液壓支架對(duì)頂板的支護(hù)力， kN xq :液壓支架支護(hù)強(qiáng)度， /KN m cF :液壓支架對(duì)頂板的支護(hù)面積， 立柱的確定 （ 1）根據(jù)支架的工作阻力或初撐力和泵壓確定，其 計(jì)算公式如下： 140FDcosanp??? 式中 D—— 立柱 缸徑， cm ； ap —— 安全閥調(diào)整壓力 ， 40 aMP ； 1F —— 立柱支護(hù)力 ， 。 （ 3）支護(hù)強(qiáng)度 根據(jù)老頂級(jí)別和直接頂類別確定支架型號(hào)，再根據(jù)老頂級(jí)別和采高確定支護(hù)強(qiáng)度。 B:支架頂梁寬度， 1220mm。 工作阻力的確定 （ 1）支護(hù)面積 2( ) ( ) 5. 08 2cF L C B K M? ? ? ? L:支架頂梁長(zhǎng)度，取 3330mm。 雙作用分單伸縮、單伸縮帶機(jī)械加長(zhǎng)段、雙伸縮、三伸縮等。立柱分單作用和雙作用。 立柱是支架的 重要承壓部件，在支架正常工作時(shí)，一直處于高壓受力狀態(tài)，它的工作性能直接整個(gè)支架的工作狀態(tài)。立柱間距的選擇原則為有利于操作，行人和部件合理布置。本液壓支架為分體式支架采用六根立柱。 橫向載荷 Q 按支架移架力的一半進(jìn)行計(jì)算，取 kNQ 132? 變形量按立柱軸向最大傾角時(shí)的偏移量確定，取 ( 130 4 114 ) 5 119 0 5 104f tg tg m m? ? ? ? ? ? 由此計(jì)算 彈簧鋼板總的慣性矩： 33 6111 3 2 1 0 0 0 1 . 1 9 3 . 3 9 1 01 2 1 2 2 . 1 1 0 0 . 1 0 4QlI Ef ???? ? ? ?? ? ? 計(jì)算簧片的數(shù)量： 633 333 . 3 9 1 0 3 . 4 81 2 0 . 1 2 0 . 0 2 1 2In bh??? ? ?? 取彈簧鋼板的片數(shù)為 2，驗(yàn)算固定端的最大應(yīng)力： 21 3 2 1 0 0 1 . 1 9 2 0 4 . 5 1 2 0 00 . 0 2 ( 0 . 1 2 4 ) / 6Ql M P a M P anZ? ??? ? ? ??? 因此，確定