【正文】 welding ability1 IntroductionWith the improvement of fully mechanized coalmining, the demand for hydraulic support with greatworking resistance and high reliability keeps order to meet these requirements and to reducethe weight of hydraulic support, the steel used formaking hydraulic support demands increasinglyhigher strength, especially steel, used for socketswhich are the major parts to bear maximum weight,requires high prehensive mechanical propertiesand welding ability. Targeting this problem, we analyzedthe socket material 30Cr06 and developed anew type of high strength cast steel order to enhance the strength and toughness ofthe cast steel, wechanged its position by addingtwo new elements (Mo and Ni) and obtained the optimalchemical position for 30Cr06A using anorthogonal experiment. The test results show that thestrength property of the 30Cr06A socket has increasedby 20%, its toughness has also been considerablyenhanced and its prehend dsive mechanicalproperty is close to the advanced international standard(DBT socket mater ial)[1]. Socket accessories areconnected with a bracket base and top girder bywelds so that it demands socket material with a highwelding ability. A mechanical performance test, ahard ness distribution test and a metallographic structuralanalysis of the heat affected zone of the weldedjoint were performed to evaluate the welding processand properties of welded joints of 30Cr06A. Thenewly developed material and our research achievementshave been satisfa ctorily applied in the designof highend hydraulic support.2 Development of 30Cr06A Design of positionBy changing the alloy position of the formersocket material 30Cr06A, the yield strength of thenew material reached 750 MPa or more, the impacttoughness was greater tha。 strength。 socket material。希望這次的經歷能讓我在以后學習和工作得到更大的進步。使我感覺到了知識充實帶來的快樂。幾個月來，從開始接到論文題目到參數計算、作圖，再到論文的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間完成的最大的項目。開始對液壓支架等相關技術很不了解的狀態(tài)，也不能有效地把所學過的只是綜合應用，通過查看相關的資料書籍和老師指導，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，又通過實習進一步了解了液壓支架，為順利的設計奠定基礎。通過此次對支撐掩護式液壓支架的設計，使我對液壓支架的結構和工作原理及其它相關理論有了一個很深刻的認識。此次以支撐掩護式液壓支架為題畢業(yè)設計是我們走上工作崗位前的最后又一次練兵，為我們能順利進入工作狀態(tài)奠定了基礎。結束語采用液壓支架對開采工作面的頂板進行支護是綜合機械化采煤的一個必要條件，而綜合機械化采煤又是煤礦技術進步的標志，是煤礦增加產量、提高勞動效率、增加經濟效益的重要手段。圖59頂梁柱間距和筋板配置關系a頂梁；b前梁表54頂梁柱間距和筋板配置推薦尺寸 mm參數方案1方案2方案3方案4方案5d850820770720720d1810780740690690B1400360320320320B7360320290290280B8350310280280280A13681368136813681368適用條件D≤320D≤280D≤250D≤200D≤200Ds≤180Ds≤180Ds≤180Ds≤160Ds≤160D——立柱缸徑Ds——推移液壓缸缸徑圖510 頂梁斷面1．頂梁形心坐標的計算設zC、yC為形心坐標，有如下公式： (525) (526) (527) (528)取頂梁上表面中心（如圖59所示O點）作為坐標原點計算形心位置，由于頂梁斷面左右對稱，只需計算頂梁z軸的位置。整個頂梁斷面由4種不同斷面鋼板組成，分別編號如圖510所示。應用截面法和平衡方程，求得這些控制面上的建立和彎矩值分別為A右截面：FQ=,M=?mB左截面：FQ=,M=?mB右截面：FQ=,M=?mC左截面：FQ=,M=?mC右截面：FQ=,M=?mD左截面：FQ=,M=348KN?m4）分段建立剪力方程和彎矩方程剪力方程：從A右有截面到B左截面之間任選一截面，并假設其位置坐標為x ,假設這一截面上的剪力為正方向，于是有左邊部分的平衡，可以寫出這一段的剪力方程：ΣFy=0，FQ+FAY=0FQ=FAY (0＜x≤)從B右截面到C左截面，在這兩個截面之間任選一截面，并假設其位置坐標為x ,假設這一截面上的剪力為正方向，于是有左邊部分的平衡，可以寫出這一段的剪力方程：ΣFy=0，FQFBY+=0FQ= (＜x≤ m)從C右截面到D左截面，在這兩個截面之間任選一截面，并假設其位置坐標為x ,假設這一截面上的剪力為正方向，于是有左邊部分的平衡，可以寫出這一段的剪力方程：ΣFy=0，FQ+=0 (＜x≤ m)彎矩方程：從A右有截面到B左截面之間任選一截面，并假設其位置坐標為x ,假設這一截面上的彎矩為正方向，根據左邊部分的力矩平衡條件，可以寫出這一段的剪力方程：ΣM=0，FAYx+?mM(x)=0Mx=FAYx+?m (0＜x≤)從B右有截面到C左截面之間任選一截面，并假設其位置坐標為x ,假設這一截面上的彎矩為正方向，根據左邊部分的力矩平衡條件，可以寫出這一段的剪力方程：ΣM=0，FBYx+?mM(x)=0Mx=FBYx+?m (＜x≤ m)從C右有截面到D左截面之間任選一截面，并假設其位置坐標為x ,假設這一截面上的彎矩為正方向，根據左邊部分的力矩平衡條件，可以寫出這一段的剪力方程：ΣM=0，??mM(x)=0 (＜x≤ m)5）根據剪力方程和彎矩方程在控制面間連圖線根據剪力方程和彎矩方程在剪力圖和彎矩圖上作出完整的剪力圖和彎矩圖，如圖58c、d所示。2）建立坐標系建立FQx和坐標系，如圖58a和58b所示。B點的力：FBY=Fn=。具體計算過程如下：A點的力和附加力矩：。Fay=。Fn=。h2=。h139。L3=。計算中使用的數據如下：L1=。頂梁剪力和彎矩計算的具體步驟為：將頂梁上的具體受理情況向頂梁頂面簡化，計算頂梁上的剪力和計算頂梁上的彎矩，繪制頂梁剪力圖和彎矩圖，如圖58所示。根據計算表明，改變結構件高度對強度影響較大，而改變結構件鋼板厚度對強度影響較小，在設計時可根據結構件具體情況酌情處理。表53支架安全系數安全系數前梁底座頂梁掩護梁前連桿n安全系數后連桿主要軸缸體焊縫活塞桿n－4－4注：、掩護梁、連桿軸等不能進行加載強度校核，（如果能精確計算，如有抗扭計算、有限元計算等，許用安全系數可以減小，這個問題有待研究決定）。4. 焊條抗拉強度取σb=61MPa，其強度條件為n=σbσ≥[n]（523） 式中 σ—計算出的焊縫許用應力；σb—按焊條類型來定。4) 結構件、銷軸和活塞桿的強度條件為n=σsσmax≥[n]（521）式中n—安全系數；σmax—危險斷面計算出的最大應力，MPa；[n]—許用安全系數。2) 主要銷軸均采用CrMo等合金結構鋼，取σs=561MPa。1. 強度校核均以材料的屈服極限σs為計算安全系數。但是由于液壓支架的結構特點、外載荷特點以及使用條件的特殊性，在強度計算中的強度條件也有其特殊性。在液壓支架的研制、試驗過程中，各構件的強度汁算是極為必要的。一般要求在支架工作段內，支撐掩護式支架由于立柱傾角較小，η值應在95%～105%之間；支撐式支架由于立柱傾角較大，η值應大于90%以上；支撐式支架由于立柱垂直布置又無四連桿機構，所以η值為100%。=F1=將以上數據代入式520得：η=100%=%η值與液壓支架的架型、結構尺寸和支架高度有關，η值過大或過小都不好。用支護效率來評價立柱工作阻力轉化為支架工作阻力的有效程度，支護效率η按下式計算：η=F1P(520)式中： P—支架的名義工作阻力，KN；η—支護效率其中： P=PA?cosα1+Pb?cosα2=cos5176。整臺液壓支架的工作阻力是由立柱工作阻力產生的。計算結果要與理論要求支護強度（）計算結果比較，誤差應在177。于是可求出支架的實際支護強度如下式： (519)式中： Lg—頂梁長度，mm；bc—頂梁寬度，mm；Δ—頂梁前端至煤壁的距離，mm；由于Fc = bc ( Lg +Δ)=（式51所示）所以：δ=qqxqx100%=100%=5%支撐是液壓支架隨支架支撐高度不同，其支護面積和工作阻力不變，故其支護強度不變。將=，=，=：q3=23103=支架的結構設計結束后，其結構尺寸已定。頂梁前端比壓為0，頂梁后端比壓為：MPa（516）當時，載荷呈梯形分布，如圖57（b）所示。則x≤Lg3圖57頂梁三角形載荷分布a頂梁三角形載荷分布；b頂梁梯形載荷分布時，載荷分布為三角形。為了計算方便，假設頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線性分布。 （515） 將Fn、W、Pa、Pb的數值代入式515可得X=在把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進一步計算出載荷在頂梁上面的分布情況。Fn?W=1302049。 （513）。+Pb?sin5176。Fax39。；取掩護梁分離體做受力分析，建立補充方程，受力分析如圖56所示a圖56 掩護梁分離體受力分析圖中O點為前、后連桿的運動瞬心，通過對O點取距，建立平衡方程：ΣMoF=0 _/F’ax=F’ax（510）F’ay=F’ay（511）式中：L4—a點與運動瞬心O點的水平距離，L4=130mm； h3—a點與運動瞬心O點的水平距離，h3=2046mm。8．各結構件的強度校核，除按理論支護強度校核危險斷面外，還要按原煤炭部標準MT8684《液壓支架型式試驗技術規(guī)范》的各種加載方式以液壓支架的額定工作阻力逐一校核，超過額定工作阻力10%的超載試驗，將由安全系數來保證強度支撐掩護式液壓支架整體受力如圖54所示α2α1圖54 支撐掩護式液壓支架整體受力取頂梁為分離體進行受力分析，如圖55所示圖55 頂梁分離體受力分析注：圖中a點為頂梁與掩護梁的鉸接點頂梁受力分析的目標是求出圖55中的四個未知量Fn、X。～。5．立柱和短柱按最大工作阻力計算。4．通過分析和計算可知，掩護梁頂矸石的作用力只能使液壓支架的實際支護阻力降低。2．金屬結構件按直梁理論計算。在頂板下沉過程中，支架頂梁與頂板有相對滑動現象，支架不僅受垂直于頂梁的力，還承受平行于頂梁的力。為避免立柱完全縮回，支架出現壓死現象，采煤工作面的生產循環(huán)應保證在壓死前就移架。此時立柱以“工作阻力”支護頂板。此后，頂板開始破碎下沉或斷裂，