【正文】 （參考許用安全系數(shù)表）以支撐掩護(hù)式液壓支架的頂梁為例，按。 許用安全系數(shù)表（4）焊條抗拉強(qiáng)度?。?lMPa，其強(qiáng)度條件為 （63）式中 ：計(jì)算出的焊縫許用應(yīng)力； ：按焊條類型來定。④結(jié)構(gòu)件、銷軸和活塞稈的強(qiáng)度條件為 （61）式中：：安全系數(shù)； ：危險(xiǎn)斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力，Mpa； ：許用安全系數(shù)。②主要銷軸均采用等合金結(jié)構(gòu)鋼，取屈服極限＝561MPa。(1)強(qiáng)度枝核均以材料的屈服極限來計(jì)算安全系數(shù)。隨著時(shí)間的推移，如果上述諸點(diǎn)有變化，強(qiáng)度條件也必須作相應(yīng)調(diào)整。但是由于液壓支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、外載荷特點(diǎn)以及使用條件的特殊性，在強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件也有其特殊性。第6章 液壓支架的強(qiáng)度設(shè)計(jì)在液壓支架的研制、試驗(yàn)過程中，各結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。830 NEXT A840 END注：，要按0、以便求出三種摩擦系數(shù)對(duì)支架的受力影響。E2。S2。”E1=”E1。820 PRINT”S1=”。X6。Y3?！盭3=”X3。F4810 PRINT”E5=”?！盓4=”E4。 ”F3=”?！盓3=”。F1?！盨O=”。H。計(jì)算框圖如下：。 支架坐標(biāo)點(diǎn)及尺寸圖各坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式和各部件的負(fù)荷計(jì)算公式，和以上計(jì)算方式類似。FNQ(Q1),”Q2=”。FNQ(XD),”Q=”。FNQ(F7)。FNQ(F6),” P=”。FNQ(F5),”Q3=”。 FNQ(F3) 560 PRINT”U1=”。FNQ(X),”F2=”。FNQ(H),”F1=”。 標(biāo)識(shí)符號(hào)說明表（3）電算程序。（1）計(jì)算框圖。由圖516和520可知，角為 （541）由，經(jīng)整理可得前連桿約束力為（542）令則 （543）由，經(jīng)整理得后連桿約束力為 （544）令 則 （545）7）底座反作用力及其作用點(diǎn)取支架底座為分離體。 頂梁和掩護(hù)梁分離體圖將代入式（530），經(jīng)整理得（535）令則 （536）式中 ：平衡千斤頂推拉力，推力取“+”；拉力取“”5)頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)受力。 支架幾何關(guān)系圖（1）3點(diǎn)坐標(biāo)（2）4點(diǎn)坐標(biāo)（3）5點(diǎn)坐標(biāo)（4）6點(diǎn)坐標(biāo)O，4直線斜率：3，5直線斜率：由于3，5，6點(diǎn)在同一條直線上，因此直線3，5與5，6的斜率相同，故5，6斜率為：同理，直線4，6斜率為由于的表達(dá)式可求解出6點(diǎn)的坐標(biāo)為或（5）7點(diǎn)坐標(biāo)：（6）8點(diǎn)坐標(biāo)：（7）9點(diǎn)坐標(biāo)（8）10點(diǎn)坐標(biāo)：（9）11點(diǎn)坐標(biāo)：3）求的值，可得出如下表達(dá)式： （528） （529） （530） （531） （532）4）頂梁支護(hù)阻力和作用點(diǎn)位置取頂梁為分離體。（522） （523）有式（522）和式（523）聯(lián)立消去，徑整理得（524）令 將M、V、R、Z等代入式（524）中，并求出Z，有 （525）上式中 當(dāng)時(shí)才有意義。圖中各鉸點(diǎn)間桿件長度分別由ABCDEFG表示。為了計(jì)算方便，把后連桿與水平線夾角p作為自變量，其他各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在支架高度變化時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡視為p角的函數(shù)。1)支架高度的計(jì)算為了研究不同支架高度對(duì)支架受力的影響，首先要研究不同支架高度時(shí)支架各構(gòu)件的幾何關(guān)系。由于支架的工作阻力由立柱工作阻力之間和的垂直分力及掩護(hù)梁和前、后連桿來承擔(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(duì)掩護(hù)梁的前、后連桿不利；當(dāng)值過小，說明立柱的阻力不能充分發(fā)揮。對(duì)于掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架而言，兩者并不相等。底座對(duì)底板的最大比壓應(yīng)小于底板的允許比壓，否則應(yīng)重新設(shè)計(jì)底座乃至整個(gè)支架。： （517）當(dāng)時(shí)，底座前端比壓為（518）當(dāng)時(shí)，底座載荷呈梯形分布。 底座三角形比壓分布底座前端有最大比壓，后端比壓為o。則其與底板的接觸面積為（515）式中：底座寬度，m然后計(jì)算底座對(duì)底板的平均比壓： （516）由于底板凹凸不平或底座下墊有碎矸，底座對(duì)底板的比壓很不均勻，為簡化計(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性分布。計(jì)算底板比壓時(shí)，首先計(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。而掩護(hù)式液壓支架和支撐掩護(hù)式液壓支架，由于支架的工作阻力因支架支撐高度不同而異，故支護(hù)強(qiáng)度也因支架支撐高度變化而變化(為簡化計(jì)算，不考慮支護(hù)面積在支撐過程中的變化)。再經(jīng)受力分析，其外載荷也已確定。 頂梁梯形載荷分布頂梁前端比壓： （513）式中：頂梁寬度。當(dāng)x/3，載荷分布為三角形。為計(jì)算方便，假設(shè)頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線性分布。當(dāng)把頂梁所受頂板的載荷求出后，就可以進(jìn)一步計(jì)算出載荷在頂梁上面的分布情況。 整體支架分離體受力對(duì)點(diǎn)取矩，整理后有 （511）由式56可知，當(dāng)平衡千斤頂為拉力，即且W=，由最大值，也有最大值。再取掩護(hù)梁為分離體。再由此解出頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的內(nèi)力： （57） （58）從式(57)和式(58)可以看出，當(dāng)取“十”值，即平衡千斤頂為推力時(shí)有最大值，掩護(hù)梁受力最大，同時(shí)前、后連桿受力也最大。當(dāng)為“一”(平衡千斤項(xiàng)為拉力)且W＝，有最大值。再取頂梁和掩護(hù)梁為分離體。首先取頂梁為分離體。可由圖52求出： （52）由圖53，寫出力系y方向平衡方程和b點(diǎn)取短的力矩平衡方程，并由此求出和其作用點(diǎn)的距離x為 （53） （54）。圖中L和為已知，對(duì)a點(diǎn)取矩，可求得為 （51）再取后梁為分離體。（7）按不同支護(hù)高度時(shí)各部件最大受力值進(jìn)行強(qiáng)度校核。（6）產(chǎn)生作用在頂梁上的水平力的情況有兩種，一是由于支架讓壓回縮，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線頂梁與頂板間產(chǎn)生相對(duì)位移。所以，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)忽略不計(jì)，使掩護(hù)梁偏于安全。（3）頂梁、底座和頂?shù)装灞徽J(rèn)為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性分布，沿支架寬度方向均勻分布。 （421）式中 K：通風(fēng)不均勻系數(shù)．一般取K=：《煤礦安全規(guī)程》第一目零五條允許的甲烷(俗稱沼氣)含量一般取=1%第5章 液壓支架的受力分析為設(shè)計(jì)計(jì)算方便，對(duì)支架的外載荷和支架本身簡化，先概括如下：（1）把支架簡化成一個(gè)平面桿系結(jié)構(gòu)，為偏于安全，計(jì)算時(shí)把外載荷視為集中載荷。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百零五條規(guī)定，工作面的風(fēng)速應(yīng)小于5m／s。因此必須驗(yàn)算通風(fēng)斷面積。在過風(fēng)量—定時(shí)，采煤工作面的通風(fēng)斷面積不應(yīng)過小。四孔式——中間兩孔安裝側(cè)椎千斤頂，側(cè)面兩孔布置彈簧筒。具體布置方式有如下3種二孔式一采用兩個(gè)側(cè)椎千斤頂，在側(cè)推千斤頂處同時(shí)布置彈簧筒，靠彈簧力實(shí)現(xiàn)架間密封。在掩護(hù)梁上—般僅在中間布置一個(gè)側(cè)推千斤頂，兩端各對(duì)稱布置一個(gè)彈簧簡。2)側(cè)推干斤頂位置布置。優(yōu)點(diǎn)為防矸、防倒效果好。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于防矸、防倒效果與彈簧式差不多。1)側(cè)推千斤頂控制方式(1)無鎖緊回路且不操作時(shí)，側(cè)推千斤頂處于浮動(dòng)狀態(tài)，靠彈簧筒的彈簧力控制活動(dòng)側(cè)護(hù)板與鄰架的間隙。：當(dāng)活塞桿全部縮回時(shí)，活塞桿鉸點(diǎn)至活塞桿腔出油孔中心線的距離。平衡干斤頂?shù)男谐檀_定后，即可確定它在掩護(hù)梁上的位置。 支架在最高位置時(shí)的 （416）式中 ，由下式進(jìn)行計(jì)算（417）當(dāng)頂梁和掩護(hù)梁成角時(shí)，平衡千斤頂達(dá)到最大長度。為簡化計(jì)算，取如下兩種情況：假設(shè)平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部伸出時(shí)頂梁和掩護(hù)梁成角；平衡千斤頂?shù)幕钊麠U全部縮回時(shí)，支架恰好在最高位置。為防止平衡千斤頂耳環(huán)或平衡千斤頂本身被拉壞，對(duì)平衡千斤頂?shù)男谐逃腥缦乱螅寒?dāng)支架在最高位置時(shí)，頂梁能下擺。所以，可用兩個(gè)x代人式(414)進(jìn)行計(jì)算，求出兩個(gè)人值來，再取兩個(gè)人值的平均值即可。通過式(413)求出，代人式(414)求得。（414） 式中 ： ：平衡千斤頂?shù)耐?、拉?推力取“十”、拉力取“一”)W：頂板與頂粱之間的摩擦系數(shù)，；：立柱柱窩中心至平衡千斤頂上鉸點(diǎn)的距離，m；：平衡千斤頂上鉸點(diǎn)至頂梁和掩護(hù)梁鉸點(diǎn)的距離，m；X：支護(hù)阻力合力作用點(diǎn)位置；：支架在最高位置時(shí)的立柱傾角；：支架在最高位置時(shí)平衡千斤頂傾角(為使平衡千斤頂與掩護(hù)梁不發(fā)生干涉，保證支架在不同高度時(shí)平衡千斤頂與掩護(hù)梁平行，可以取支架在最高位置時(shí)頂梁上平面和掩護(hù)梁的夾角)；：平衡千斤頂活塞桿鉸點(diǎn)至頂梁頂面的距離。取頂梁和掩護(hù)梁為分離體。當(dāng)頂梁后端出現(xiàn)空頂時(shí)，頂梁前端載荷加大，頂板載荷合力作用點(diǎn)位置前移，此時(shí)平衡千斤頂受推，為使支架支撐力分布適應(yīng)頂板載荷分布?，F(xiàn)按兩種情況進(jìn)行分折。為了保證支架工作的可靠性，支架的支撐力分布(包括立柱的支撐力和平衡千斤頂?shù)耐屏蚶Φ?，必須適應(yīng)頂板載荷分布。掩護(hù)式液壓支架中平衡千斤頂?shù)奈恢脩?yīng)按下述方法計(jì)算確定。 下柱窩位置計(jì)算圖按幾何關(guān)系列出下列公式進(jìn)行計(jì)算 （410） （411）將（411）代入（410）得 （412）式中 ：支架最低位置時(shí)，后連桿與水平面夾角：支架最低位置時(shí)，立柱傾角：支架最低位置時(shí)，掩護(hù)梁與水平面夾角（2)支撐式和支撐掩護(hù)式液壓支架柱窩位置的確定①根據(jù)支撐力分布與頂板載荷相一致的原則，通過受力分析計(jì)算，確定柱窩合力作用點(diǎn)位量。立柱下柱窩位置的確定，要有利于移架，使底座前端比壓小。此時(shí)認(rèn)為支架頂梁承受集中載荷在頂梁1／3處，取頂梁為分離體。同時(shí)為偏于安全，可以認(rèn)為頂梁前端載荷為零，載荷沿頂梁長度方向向后越來越大，呈三角形分布，并按集中載荷計(jì)算。為簡化計(jì)算，假定頂梁與頂板均勻接觸，載荷沿頂梁長度力向按線性規(guī)律變化，沿支架寬度方向均勻分布。液壓支架立柱上柱窩位置的確定原則，從理論上分析，要使頂梁支撐力分布與頂板載荷分布一致。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)頂板載荷分布和底板條件，先確定支架頂梁的支撐力分布和底座對(duì)底板的比壓分布，使支架能適應(yīng)工作面條件的要求，以此來確定立柱上、下柱窩的位置。支撐式和支撐掩護(hù)式液壓支架的立柱間距為1—。立柱間距是就支撐式和支撐掩護(hù)式液壓支架而言的，即前、后柱的間距。同時(shí)由于頂梁較短，立柱傾角加大可以使頂梁柱窩位置前移，使頂梁前端支護(hù)能力增大。掩護(hù)式液壓支架為傾斜布置，這樣可克服一部分水平力，并能增大調(diào)高范圍。(2)支撐式液壓支架頂梁長度計(jì)算：頂梁長度＝配套尺寸十底座長度3001）支架立柱數(shù)的確定目前國內(nèi)支撐式液壓支架立柱數(shù)為2—6根，常用為4根，掩護(hù)式液壓支架為2根，支撐掩護(hù)式液壓支架為4根。2）頂梁長度的計(jì)算(1)掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式液壓支架頂梁長度計(jì)算頂梁長度＝(配套尺寸十底座長度十4cos)一Gcos+300+e+掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)的距離式中：配套尺寸：參考原煤炭部煤炭科學(xué)研究院編制的綜采設(shè)備配套團(tuán)冊(cè)確定。一般為135—150mm，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定距離。同時(shí)為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜時(shí)，采煤機(jī)滾筒不截割頂梁，又考慮到采煤機(jī)截割時(shí)，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，要求頂梁前端距煤壁最小距離為300mm ，這個(gè)距離叫空頂距。掩護(hù)式液壓支架： ＝～支撐掩護(hù)式液壓支架： ＝～ （47）支架最高位位時(shí)的計(jì)算高度為：（48）根據(jù)的比值和式(48)可以求得掩護(hù)梁的長度G和后連桿長度A，經(jīng)過取整后，再重新算出、的角度，這幾個(gè)參數(shù)就確定了。按四連桿機(jī)構(gòu)幾何特征要求，選定、代人式（46），可以求得的比值。 掩護(hù)梁和后連桿長度的確定設(shè) ：G：掩護(hù)梁長度；A：后連桿長度；：點(diǎn)引垂線到后連桿下鉸點(diǎn)的距離；：支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度；：支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度。(2)掩護(hù)梁和后連桿長度的確定。通常，掩護(hù)式液壓支架的底座長度取移架步距的3．5倍(，即2．1m左右；支撐掩護(hù)式液壓支架的底座長度取移架步距的4倍。 底座長度的確定底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。支架間距要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)中部槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)中部槽每節(jié)長度及槽幫上千斤頂連接塊的位置來確定。一般根據(jù)單位缸長行程來確定，當(dāng)＜，可采用單伸縮立柱。煤層較薄時(shí)選較大值。由于液壓支架的使用壽命較長，并可能被安裝在不同采高的采煤工作面，所以支架應(yīng)具有較大的伸縮比。 液壓支架的高度確定支架高度的確定原則，應(yīng)根據(jù)所采煤層的厚度，采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)條件的確定，其最大與最小高度為： （41）（42）式中 ：支架最小高度；：支架最大高度；：煤層最大厚度(最大采高)；：煤層最小