【正文】 Geomechanics Abstracts. 1980, 17(4):7071.73。最后我還要感謝學校領導和四年來傳授我們知識的各位老師，他們雖然不是我的指導老師，但是正是通過老師們的細心教導，使我們掌握好較好的專業(yè)知識才能成功的完成這次畢業(yè)設計。在這里我除了佩服老師的工作態(tài)度以外，我還相當?shù)呐宸蠋煹膶I(yè)水品。在后期的設計過程我，因為缺乏經驗，以及對支架的了解不是很深，所以沒少麻煩趙老師，從一開始的參數(shù)計算到后來的圖紙糾錯，幾乎每周都要麻煩老師一兩次。在這里我首先要感謝我的指導老師——趙存友老師，趙老師在指導我們畢業(yè)設計方面非常嚴格，也相當?shù)呢撠?。? 謝畢業(yè)設計作為我們大四畢業(yè)生的最后一次考核，它是對我們四年所獲知識的一次全方面綜合性的運用。在整個裝配圖的設計過程中充分考慮了各部件作業(yè)的干涉問題，做到不干涉，不碰撞。對于四連桿的設計，主要考慮能使支架的上升和下降成近似直線，運動寬度不能大于70mm。在支護方面選擇穩(wěn)定性和支護性能較為優(yōu)良的四柱支撐掩護式形式，另外因為進行放頂煤開采不需要大采高，所以沒有設計太高的支護高度；在放頂煤方面，選擇了小插板式放煤機構，這種結構在實際生產中一直都表現(xiàn)出很優(yōu)良的性能。此處按中性軸以下進行計算，代入數(shù)據(jù)由（6—17）事得：所以： ②危險截面中性軸處最大剪應力式中： 帶入數(shù)據(jù)，得： ③安全系數(shù)計算 （6—18）將數(shù)據(jù)代入（6—18）得：所以掩護梁的剪力強度滿足設計要求。由材料力學可知，中性軸處剪應力為最大，所以按此處進行校核。所以底座的彎曲強度符合設計的計算要求。圖68掩護梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖69 掩護梁危險截面示意圖 ⑴各板形心位置⑵整個截面形心至1底面距離y: （6—13）將數(shù)據(jù)代入（6—13）得：⑶每個零件中心至截面形心之距： （6—14）將數(shù)據(jù)代入（6—14）得：⑷截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為： （6—15）式中： b—寬度； h—高度。對各點左右剪力計算如下：A點：B點：C點：⑵彎矩：從A點向C點取距（從左向右取，順時針為正）A點：B點：C點：所以CC截面為危險截面，截面形狀如圖69。、力轉換，如圖67所示圖67 掩護梁受力示意圖已知數(shù)據(jù)：；；；；；；；；；；；。①中性軸以上（或以下）的部分截面面積對中性軸的靜矩 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（對截面形心）； ——危險截面的形心矩； ——每個零件形心至底面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。⑹剪切應力和安全系數(shù)的計算由力矩圖可以看出，在危險截面處的剪應力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—11）將數(shù)據(jù)代入（6—11）式得：所以，⑸彎曲應力和安全系數(shù)的計算同上代入數(shù)據(jù)得：式中：—材料屈服極限，Q550，=550MPa。最大彎矩。⑴剪力：（從右向左取，向上為負，向下力為正）E點：D點：C點：B點：A點：⑵彎矩：從A點向D點取距（從左向右取，順時針為正）A點：B點： C點：D點： 從E點向D點取距（從右向左取，逆時針為正）E點：D點：，其誤差在允許范圍內。此處按中性軸以上進行計算，代入有關數(shù)據(jù)，經計算，得：所以 ②危險截面中性軸處最大剪應力 （6—8）式中： ——最大剪應力； ——截面沿中性軸的總寬度；將數(shù)據(jù)代入（6—8）式得： ③安全系數(shù)計算 （6—9）將數(shù)據(jù)代入（6—9）式得：所以頂梁的剪力強度滿足設計要求。由材料力學可知，中性軸處剪應力為最大，所以按此處進行校核。圖63頂梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖64頂梁危險截面示意圖設計數(shù)據(jù)：⑴截面面積⑵整個截面型心至a—a面的距離代入數(shù)據(jù)得：⑶每個零件中心至截面形心之距：帶入數(shù)據(jù)得：⑷截面中心距慣性矩形截面的慣性距為： 式中：b—寬度 h—高度每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—6）將數(shù)據(jù)代入（6—6）式得:所以： （6—7）將數(shù)據(jù)代入（6—7）式得：材料屈服極限故:頂梁的彎曲強度符合設計要求。所以DD截面為危險截面，截面形狀如圖64。 ⑴剪力：（從右向左取，向上力為負，向下力為正）。所以前梁的彎曲強度符合設計要求。每個零件對截面形心的慣性矩為： （6—3）將數(shù)據(jù)代入（6—3）式得：； ；； 。（2）整個截面形心至面的距離： （6—1）將數(shù)據(jù)代入（6—1）式得：（3）每個零件中心至截面形心之距： （6—2）將數(shù)據(jù)代入（6—2）式得：。 ，；，；，；。最大彎矩421740Nm。對各點左右剪力計算如下：分析得，A、B、。 液壓支架的強度校核按理論支護阻力在前梁梁的最危險斷面處，對前梁進行強度校核。 （2）如果各結構件計算出來的安全系數(shù)偏大時，可按標準鋼材厚度減薄，或減少加強筋數(shù)量和筋板高度，以減輕支架重量，降低成本。 4 焊條抗拉強度取，其強度條件為： 式中： ——計算出的焊縫許用應力；——按焊條類型來定。 （4） 結構件、銷軸和活塞桿的強度條件為： 式中 ——危險斷面計算出的最大應力，MPa； ——許用安全系數(shù)。 （2） 主要銷軸均采用CrMo或40Cr等合金結構鋼，按手冊中的屈服極限取值。下面簡單介紹我國液壓支架強度計算中的強度條件：1 強度校核均以材料的屈服極限計算安全系數(shù)。前面的內容已經給出了支架主要零部件受力分析和負荷的計算方法，但是由于液壓支架的結構特點、外載荷特點以及其使用條件的特殊性，在強度計算中的強度條件也是有其特殊性的。為了保證它們具有足夠的強度，就必須根據(jù)力學原理進行強度校核。底板與底座的接觸面積： 式中：——底座的長度；——底座的寬度。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度。解：： ：： 求得： 掩護梁受力分析取掩護梁為分離體，受力分析如圖圖54 支架掩護梁受力分析圖已知：求：。)51最高位置后連桿與水平面的夾角α2(176。理論力學中一物體受幾個力作用下處于平衡狀態(tài)時，所受力和力矩之和為零，因此滿足靜力平衡的充分必要條件為：表53支架相關的尺寸參數(shù)前梁長度L1(mm)1300前梁千斤頂前絞點與前后頂梁絞點之距L2(mm)100頂梁前絞點與前立柱上絞點之距L3(mm)800前梁千斤頂后絞點與前立柱之距L4(mm)250前立柱上絞點與頂梁后絞點之距L5(mm)1330后立柱上絞點與頂梁后絞點之距L6(mm)330頂板對頂梁作用力與頂梁后絞點之距L7(mm)待求掩護梁上絞點與四連桿機構瞬心的水平距離L8(mm)972前后連桿的下絞點的水平距離L9(mm)631底板對底座作用力與后連桿下絞點距離L10(mm)待求后立柱的下絞點與后連桿的下絞點的水平距離L11(mm)979前立柱的下絞點與后連桿的下絞點的水平距離L12(mm)1750前梁千斤頂?shù)那敖g點到頂板的距離h1(mm)410前梁與頂梁絞點到頂板的距離h2(mm)105頂梁前梁絞點到頂板的距離h3(mm)105前梁千斤頂后絞點到頂板之距h4(mm)385立柱的上絞點與的頂板之距h5(mm)235頂梁后絞點與頂板之距h6(mm)250四連桿機構掩護梁瞬心到頂梁后絞點水平之距h7(mm)399續(xù)表立柱下絞點到底板之距h8(mm)145前連桿下絞點到底板之距h9(mm)746后連桿下絞點到底板之距h10(mm)450前立柱在最高位置與垂直線的夾角α(176。將數(shù)據(jù)代入（513）式得：所以，焊縫強度滿足要求。 （2）缸體與缸底焊縫強度驗算焊縫應力： （512） 式中 ——環(huán)形焊縫內徑，200mm； ——環(huán)形焊縫外徑（缸筒外徑）, 245mm； ——焊接效率，??； ——立柱工作阻力,12561kN。將數(shù)據(jù)代入(510)式得:安全系數(shù)為： （511） 式中 ——缸體材料為無縫鋼管，MPa； ——許用安全系數(shù)，一般取?；钊麠U強度滿足要求。若加長桿留在活柱內的長度為200mm，則加長桿全部外伸時，最大偏距mm。 （3）活塞桿的合成應力： 式中 ——活塞桿截面積，當活塞桿為空心時，其截面積,為減弱系數(shù)； ——活塞桿的斷面模數(shù)，當活塞桿為空心時，其斷面模 數(shù),為減弱系數(shù)。 （1）在承受同心最大軸向載荷時，油缸的初始撓度為： (59) 式中 ——立柱總重，（假設350kg）； ——缸體軸線與水平面夾角，； ——活塞桿端部銷孔至最大撓度處的距離，取1889mm； ——缸底銷孔至最大撓度處的距離，981mm； ——工作位置時立柱長度，； ——活塞桿全部外伸時，導向套前端至活塞末端間距，； ——活塞桿與導向套處的最大配合間隙，； ——活塞桿與缸體的最大配合間隙，； ——和范圍內的斷面慣性矩； ——立柱的初始撓度； ——立柱在工作載荷下的最大撓度； ——活塞桿頭部至最大撓度處的距離； ——工作中立柱的最大縱向載荷。將數(shù)據(jù)代入（58）式可知立柱穩(wěn)定性的極限力為：立柱最大工作阻力小于極限力，故滿足穩(wěn)定條件。油缸的穩(wěn)定性條件為： （58） 式中 : ——油缸穩(wěn)定的極限力，kN； ——最大工作阻力，kN； ——活塞桿斷面慣性矩（設加長桿為活塞桿進行驗算）。 3立柱的初撐力立柱初撐力按下式進行計算： （54）式中 ——泵站額定工作壓力減去從泵站到支架沿程壓力損失后的值，取MPa將數(shù)據(jù)代入(54)式得:4. 安全閥壓力和立柱工作阻力的確定安全閥的的調整壓力，按選定后的立柱缸體內徑和支架承受的理論支護阻力來確定，即： （55）式中按下式計算: （56）式中——支架在最高位置時立柱傾角，度。支架立柱為單伸縮機械加長式，根據(jù)液壓缸推薦相關鋼材最終確定尺寸如下表：表51 立柱相關尺寸外徑(mm)內徑(mm)壁厚(mm)長度(mm)缸體2452001056活柱180150151100加長桿1308002泵站壓力確定泵站壓力確定按產品目錄規(guī)定的泵站工作壓力，再考慮壓力損失，型工作壓力