【正文】 q 4F 139。 當(dāng) 3dd Ln ?時(shí)，底座前端比壓 4q 為： 3/14 1032 ??? bnFq d (MPa) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 43 當(dāng) 32 ddd LnL ??時(shí)，底座載荷呈梯形分布，如圖 56 所示。n dL d 圖 5－ 9 底座三角形比壓分布 如圖 5－ 9 所示，底座前端 比壓 4q ，后端比壓 5q 為 0。為簡(jiǎn)化計(jì)算而又不失其有效性，假設(shè)底座對(duì)底板均勻接觸且載荷為線(xiàn)形分布。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 42 計(jì)算底板比壓時(shí)，首先計(jì)算底板與底座的接觸面積。該底座的特點(diǎn)有：底座分左右對(duì)稱(chēng)的兩部分，上部用過(guò)橋或箱形結(jié)構(gòu)固定連接，以提高整體剛性和抗扭能力。 驗(yàn)算底板比壓時(shí)，首先計(jì)算底板與底座的接觸面積。 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。本支架使 用帶有過(guò)橋的分式底座。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，則在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。再經(jīng)受力分析，其外載荷也已確定。 頂板最大比壓為 ?3q MPa。 q 3q 2xL g 圖 5－ 7 頂梁梯形載荷分布 本次設(shè)計(jì)gg lxl 2115 ???,載荷為三角形分布。如圖 5－ 4 所示。 設(shè)頂梁長(zhǎng)為 gL ，頂板的集中載荷為 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。WFFW圖 5－ 5 整體支架分離體受力 對(duì) d 點(diǎn)取矩，整理后有 ： ??? ??1 1 11()F X X F Whx F 取 8P ＝－ 拉P ＝－ 158kN, = 時(shí) kN? ??11 4921FF 最大。hF39。 ?1F 作用點(diǎn)的位置可以由整體支架為分離體（如圖 3－ 5）求出。所以，在驗(yàn)算掩護(hù)梁和前、后連桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按此種情況進(jìn)行 。若這個(gè)條件強(qiáng)度計(jì)算能滿(mǎn)足，其他條件都能滿(mǎn)足。 當(dāng) 8P 為 “－ ”（平衡千斤頂為拉力）且 W ＝ 時(shí)， 1F 力有最大值。 1014+4924sin10186。 388+669cos43176。 全部按支架在最高工作位置來(lái)取數(shù)據(jù)，將 ?? 拉PP8 158kN， ?1 l 626mm, ?2l 388 mm, ?3l 2372 mm， ?1h 240mm, ?2h 140mm, ?3h 153mm， ?tP 4924 kN， ??101? ，??21 ll 1014 mm, ? 代入式（ 4－ 2）得 ? ?? ? )()140240(43c os43s i n388158 10s i n15310c os207249241 ???????? ???????????????F=4921 kN 然后求 x 得 值 。各力對(duì) a 點(diǎn)取矩，可寫(xiě)出 F1 作用點(diǎn)的位置 x 的表達(dá)式： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 36 8 2 2 8 2 2 1 1 2 1 1 2 1 21s in c o s ( ) c o s ( ) s in ( )? ? ? ? ? ? ?? k t tP a l P a h h P a l l P a h h F w hx F 式中 P8－ 平衡千斤頂?shù)耐?、拉力（推力時(shí)，受力方向向上；拉力時(shí)相反）。WF 1 39。圖中 Pt和 P8為已知，需求 1F 、 ?1F 及作用點(diǎn)位置。 據(jù)此把支架簡(jiǎn)化為平面桿系進(jìn)行受力分析和計(jì)算。所以當(dāng)支架支撐后在處于平衡狀態(tài)時(shí)，取整體或某一部件為分離體也處于平衡狀態(tài)，其合力和合力矩為零。 8．各結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，除按理論支護(hù)阻力校核危險(xiǎn)斷面外，還要按《液壓支架形式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的各種加載方式，以及支架的額定工作阻力逐一校核，超過(guò)額定工作阻力 10%的超載試驗(yàn)，將由安全系數(shù)來(lái)保證。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù) f ，目前國(guó)內(nèi)一般取 ～ 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 35 5． 立柱和短柱按最大工作阻力來(lái)計(jì)算。 3．頂梁、底座 與頂?shù)装逭J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長(zhǎng)度方向按線(xiàn)性規(guī)律，沿支架寬度方向?yàn)榫鶆蚍植肌? 計(jì)算載荷的確定 液壓支架實(shí)際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷既非集中載荷，又非均勻載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡(jiǎn)化計(jì)算，作如下規(guī)定： 1． 把支架簡(jiǎn)化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)，同時(shí)為偏于安全，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。 2．液壓支架的工作狀態(tài) 支 架在這三種狀態(tài)下式如何工作的呢？只要看支架的實(shí)際工作情況就可以知 道，開(kāi)始支架以初撐力支撐頂板，此時(shí)為無(wú)壓狀態(tài)；當(dāng)周期來(lái)壓時(shí)，頂板下沉，使立柱下腔壓力增加，當(dāng)增加到大于安全閥調(diào)整壓力時(shí)，安全閥打開(kāi)，使立柱下腔壓力下降，稱(chēng)為立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護(hù)頂板；如果繼續(xù)來(lái)壓，就要不斷讓壓，所以立柱要有一定的向下行程，如沒(méi)有向下行程，稱(chēng)為壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計(jì)和使用中必須注意避免的現(xiàn)象；當(dāng)支架前移后，此時(shí)頂板處于無(wú)支護(hù)狀態(tài)，頂板就要冒落，這就是液壓支架在工作過(guò)程中的三種狀態(tài)。 第五章 液壓支架的受 力分析 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 34 液壓支架工作狀態(tài) 1．頂板狀態(tài) 在采煤工作面中，當(dāng)煤被采空后，就會(huì)出現(xiàn)一定的空間，由于受上部巖層壓力，出現(xiàn)高離和裂縫，如果不及時(shí)支護(hù)，頂板就要冒落，不支護(hù)的時(shí)間越長(zhǎng)，危險(xiǎn)就越大。 取頂梁和掩護(hù)梁為分離體，對(duì)瞬心 O 點(diǎn)取矩列平衡方 程式即∑ Mo=0 得 b sp＝p YL ? （ kN）而 rBLHpY ???? （ kN） 式中 ： Yp ―― 作用在立柱上鉸點(diǎn)到掩護(hù)梁后端這部分面積上，高度為支架最大采高的巖石重量； s―― 力 Pc 至瞬心 O 點(diǎn)的距離； b―― 立柱至瞬心 O 點(diǎn)的距離； H―― 支架的最大采高 ； B―― 支架寬度 ； L―― 巖體的計(jì)算長(zhǎng)度 ； r―― 巖體容重 r＝ 26kN/ 3m ； 再取頂梁為分離體 ，對(duì) g 點(diǎn)去矩列平衡方程式，即∑ Mg=0 得 d ep＝p L?拉 （ Kg） 式中： 拉p ―― 平衡千斤頂拉力（取負(fù)），推力（取正） ； e―― 立柱到頂梁后鉸點(diǎn)的距離 ； d―― 平衡千斤頂?shù)巾斄汉筱q點(diǎn)的距離 。 平衡千斤頂?shù)膮?shù)確定 平衡千斤頂鉸接于頂梁與掩護(hù)梁之間。缸體尺寸為 121 14。 經(jīng)計(jì)算求得： tD = 由以上計(jì)算出來(lái)的推移千斤頂缸體內(nèi)徑，再按千斤頂公稱(chēng)承載力與內(nèi)徑匹配關(guān)系選取缸徑為 100mm,桿徑 70mm,推力 245kN,拉力 127 kN 的千斤頂。40t bFD P?? 移 式中： tD －推移千斤頂缸體內(nèi)徑 (cm)； /bP －泵站額定工作壓力 (MPa)； F移 — 推移千斤頂?shù)囊萍芰?，在薄煤層?F移 =100～ 150kN；中厚煤層中 F移 =150～250kN；厚煤層中 F移 =300～ 400kN。 則有 X= m。 其中： 1F? 4825 kN ； W= ； 。取頂梁為分離體，受力情況如圖： ααα 對(duì) A 點(diǎn)取距； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 31 0AM ?? 11 1 2 1c o s s in ( ) 03 Gtt FLF W h p s p h h??? ? ? ? ? 1 1 1 2 1si n ( )3c osg ttLF F W h p h hx p ??? ? ?? 式中 ： xm— 立 柱 上 柱 窩 至 頂 梁 和 掩 護(hù) 梁 鉸 點(diǎn) 的 距 離 ，； 1F — 支 架 支 護(hù) 阻 力 ， kN； gL — 頂 梁 長(zhǎng) 度 （ 不 包 括 頂 梁 與 掩 護(hù) 梁 鉸 點(diǎn) 至 頂 梁 后 端 的 距 離 ） ， m； tP — 立柱工作阻力 ， kN； 1h — 頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離， m； 2h — 立柱上柱窩中心至頂梁頂面的距離， m； ?— 立柱在最高位置時(shí)的傾角，（ 176。 (3)考慮到支撐效率，立柱的傾角不宜太大，最高位置時(shí)立柱傾角不小于 176。 立柱柱窩位置的確定 確定原則； (1)根據(jù)支撐力分布與頂板載荷相一致的原則，通過(guò)受力分析計(jì)算，確定著我合力作用點(diǎn)的位置。 立柱的工作阻力 2 22 3 . 1 4 2 8 0 404 0 4 0 0 0d aDPP? ?? ? ? ?2462（ kN） ； 12 PP ? 液壓支架的設(shè)計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn)表明，初撐力與工作阻力間應(yīng)滿(mǎn)足一定關(guān)系，即p1=(~)p2。 立柱的初撐力 和實(shí)際壓力 一、 初撐力 ： bd pDP ??? 10421 ?(kN) (4－ 3) 式中 bp － 泵站額定工作壓力 (MPa)，這里取 bp =。 則有 140n p co sdd a mFD ??? = 176。 這里選擇40Mpa 的 2YFB 安全閥； a ― 立柱最大傾角 , (支架降到最低工作位置時(shí)， ? 角最大 ) ? =10176。 176。176。 176。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 29 第 4 章 液壓支架部件 參數(shù)的確定 掩護(hù)梁及后連桿 液壓支架在最高位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面夾角 1 58p ?? , 后連桿與水平面夾角 176。 掩護(hù)梁也設(shè)計(jì)有可活動(dòng)側(cè)護(hù)板，其作用和功能和頂梁側(cè)護(hù)相同。 另外，由于掩護(hù)梁承受的彎距和扭矩較大，工作狀況惡劣，所以掩護(hù)梁必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 28 圖 3－ 17 整體箱式長(zhǎng)推移桿 圖 3－ 18 鉸接式長(zhǎng)推移桿 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁上部與頂梁鉸接，下部與前后連桿相連，經(jīng)前后連桿與底座連為一個(gè)整體，是支架 的主要連接和掩護(hù)部件，其主要作用包括： 1）承受頂板給支架的水平分力和側(cè)向力，增強(qiáng)支架的抗扭性能； 2）掩護(hù)梁與前后連桿、底座形成四連桿機(jī)構(gòu)，保證梁端距變化不大。 如圖 3－ 18 所示，鉸接式長(zhǎng)推移桿一般由前后兩段箱式結(jié)構(gòu)件組成，中間通過(guò)十字連接頭鉸接，可以上、下、左、右擺動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、防止支架和輸送機(jī)下滑的性能好，但在工作面難以更換，因此，必須保證其有足夠大的安全系數(shù)。框架式長(zhǎng)推移桿適用于中型以下的支架。一般框架式長(zhǎng)推移桿結(jié)構(gòu)如圖 3－ 16 所示，它由前后兩段組成，前段為箱式結(jié)構(gòu)，后段為雙桿式結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向塊。 ① ．短推移桿 ： 短推移桿一般結(jié)構(gòu)如圖 3－ 15 所示，是由鋼板組焊而成的箱形結(jié)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，重量輕，被廣泛應(yīng)用。 推移裝置由推移桿、推移千斤頂和連接頭等主要零部件組成，其中推移桿是決定推移裝置形式和性能的關(guān)鍵部件。 3．工作中推移千斤頂不承受側(cè)向力，而是讓推移桿或框架承受，以保證工作的可靠性。以較大的力拉移支架 (150～500kN)。柱間距與各部件筋板配置關(guān)系如圖 3－ 14 所示。柱間距和筋板配置要考慮支架的中心距、立柱缸徑、推移裝置的寬度等因素。 根據(jù)以上的分析，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，采用 整體 式剛性底座 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 25 圖 3－ 12 底分式剛性底座 3．鉸接分體式底座 圖 3－ 13 鉸接分體式底座 如圖 3－ 13 所示，鉸接分體底座分為左 右相對(duì)獨(dú)立的兩部分，從中檔處鉸接，左右底座在垂直方向可相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，無(wú)剛性約束。底座底板是中分式的，中擋維移機(jī)構(gòu)直接落在煤層底板上，前立柱柱窩前有過(guò)橋，小擋后部上方為箱形結(jié)構(gòu)。底座接底面積大，有利于減小對(duì)底板的比壓，但中擋推移機(jī)構(gòu)處易積存浮煤碎矸，清理較困難，一般用于軟底板條件下工作面支架。整體剛性底座立柱柱窩的一般要設(shè)計(jì)一過(guò)橋．以提高底座的整體剛性和抗扭能力。 一、 結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) ： 支架底座常用形式有 3 種，即整體剛性底座、底分式剛性底座和鉸接分體底座。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，但底座中部排矸性能稍差。 底座形式的選擇 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)定支架的部件，除了滿(mǎn)足一定的剛度 和強(qiáng)度外，還要求對(duì)底板接觸比壓要小，其主要作用包括： 1）為立柱、液壓控制裝置、推移裝置及其他輔助裝置給以合理安裝位置； 2）給工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境； 3）具有一定的排矸擋矸作用； 4）保證了支架的穩(wěn)定性。掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板和后連桿側(cè)護(hù)板高度一般根據(jù)支架最大高度時(shí)，側(cè)護(hù)板水平尺寸等于移架步距加 100～ 200mm 搭接量的原則確定。 主要用于頂板比較穩(wěn)定或堅(jiān)硬條件的支撐掩護(hù)式支架，且只能安裝于頂梁。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文