【正文】 147+245]/ = mm≈900mm 從（ 5。(637－ 245)+ cos20176。將數(shù)據(jù) 965?? 拉PPs kN ， ??512? ， 9422 ?l mm ，3921?h mm, 2452 ?h mm, ?h mm， ?tP kN， ??201? ， 100021 ??ll mm, ?F kN， ? 代入式（ 5－ 1）得： x= [ (－ 965)sin51176。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 35 h2y aP 8a 1a 2 l 2l 1x ah2P th1F 1WF 1x 5－ 2 頂梁分離體受力 再取頂梁和掩護(hù)梁為分離體，如圖 5－ 3 所示對 0 點取矩，可求得 1F 的表達(dá)式，將此式與（ 5－ 1） 式聯(lián)立，解出 1F 如下： xF 1F 1 Wl 3P th2h3OR 2R 1a 1h1l 1 +l 2 圖 5－ 3 頂梁和掩護(hù)梁分離體 3 1 3 1 8 2 2 2 2133( c o s s in ) [ s in c o s ( ) ]tkP l a h a P l a a h hF l W h? ? ? ?? ? （ 5－ 2） 再把（ 5－ 2）代入（ 5－ 1）式， x 可解出。 圖 5－ 1 頂梁支架受力 取頂梁為分離體 如圖 5－ 2 所示。 R 2R 1aP 8P tF 1F 1WF 139。 整體受力如圖 5－ 1 所示。即：滿足靜力平衡的充分必要條件為，各力在 x 軸上的投影之和為零，各力在 y 軸上的投影之和為零，各力對某點取矩之和為零，下面根據(jù)這一理論對支架進(jìn)行受力分析和計算。 液壓支架的受力分析 支架的受力分析與計算，是按理論力學(xué)中一物體受幾個力作用下處于平衡狀態(tài)時，所受的合力矩之和為零的原理來進(jìn)行分析和計算得。 （ 7） .支架各部件受力，按不同支護(hù)高度時受力最大值進(jìn)行強(qiáng)度校核。 （ 6） .作用在頂梁上水平力的產(chǎn)生有兩種情況：一種是由于支架在承載讓 壓時，由于頂梁前端運動軌跡為雙紐線，所以頂梁與底板有產(chǎn)生位移的趨勢，水平力為頂梁合力與靜摩擦系數(shù)的乘積，其方向與頂梁產(chǎn)生位移方向趨勢相反；另一種是由于頂板向采空區(qū)方向移動，使支架頂梁受一指向老塘的水平力，最大水平力值與上相 同 。 （ 4） .通過分析和計算可知，掩護(hù)梁上矸石的作用力，只能使支架實際支護(hù)阻力降低，所以在進(jìn)行強(qiáng)度計算時不計，使掩護(hù)梁偏于安全。 （ 2） .金屬結(jié)構(gòu)件按材料力學(xué)上的直梁理論來計算。 支架受力 液壓支架在工作面受力是由于頂板下沉，同時又有向采空區(qū)淺載移動的趨勢，使頂梁受合力和底座受底板反力，其中頂板合力的垂直分力 F 由支架工作阻力來克服，所以我在計算支架的工作載荷時按支架的工作阻力來確定。而頂板冒落 是有一定的過程的，一般可分為三個階段：開始時頂板 處于無壓狀態(tài)，此時頂板較完整，而且沒有下沉， 稱為 無壓狀態(tài)；但經(jīng)一定時間后，頂板就會下沉，通常稱為老頂來壓，此時頂板并不破裂，而且這種下沉是由一定的周期性的，所以成為老頂板來壓狀態(tài)；如果不及時支護(hù)，頂板就會破裂而冒落，此時叫冒落狀態(tài)。 液壓缸用等截面法近似計算，即缸筒看成與活塞桿等截面，截面計算都以活塞桿為內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 31 準(zhǔn)，受離可按材料力學(xué)的公式算出，活塞桿的穩(wěn)定條件是： kknFR? （ kN） （ ） 式中 : Fk—— 活塞桿失穩(wěn)的臨界力（ kN）； nk—— 安全系數(shù)，一般取 nk =2~4，對于工作條件惡劣時可取 nk =6； R—— 活塞桿上的最大推力（ kN）。當(dāng)液壓缸活塞桿全部外伸時，液壓缸的總長 Lmax與活塞桿徑 d之比大于 10時，液壓缸就存在有壓桿穩(wěn)定性問題。可近似看成兩相應(yīng)力狀態(tài)，其缸筒壁厚可按如下經(jīng)驗公式計算： 0}][{ ??? nDn ??? （ mm） （ ） 式中 : n—— 液壓缸的最大工作壓力（ MPa）； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 30 0?—— 缸筒材料的強(qiáng)度系數(shù)，對無縫鋼管取 0?=1. ][?—— 缸筒材料的許用應(yīng)力（ MPa）； )(][ MPanb?? ? （ ） 式中 : b?—— 缸體材料的抗拉強(qiáng)度（ MPa）； n—— 安全系數(shù)，一般取 n=5. 缸筒外徑按下式計算： ?2??DDe （ mm） （ ） 式中 : De—— 缸筒的外徑，算出 De后，按無縫鋼管的標(biāo)準(zhǔn)值圓整。液壓支架中所用的缸筒是無縫鋼管制成，其?D=~。采用隔離套不僅能保證最小導(dǎo)向長度，而且可以擴(kuò)大導(dǎo)向套及活塞的通用性。對于一般液壓缸，其最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)滿足下式要求： 220 DLH ?? （ mm） （ ） 式中 : L—— 液壓缸的最大工作行程（ mm）； D—— 缸筒內(nèi)徑（ mm）； 一般導(dǎo)向套滑動面的長度 A，缸筒內(nèi)徑 D80mm時，取 A=（ ~） D （ mm） （ ） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 29 當(dāng) D80mm以后 ， 取 A=（ ~） d （ mm） （ ） B=（ ~） D （ mm） （ ） 式中 : d—— 活塞桿徑（ mm）； B—— 活寬寬度（ mm）。 （ 5）最小導(dǎo)向桿長度的 確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸口導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度。Lmin （ mm） （ ） 對雙伸縮液壓缸?。? L=（ 90~150） % （ 4） 最大工作行程 L 液壓缸的最大工作行 程是由工作要求和結(jié)構(gòu)計算的最大值來確定的。 （ 3）缸筒內(nèi)徑 D 對立柱和前梁千斤頂?shù)母淄矁?nèi)徑，一般可按下式計算： apRD ? 3104 ??? (mm) （ ） 式中： R—— 每個液壓缸所承受的最大載荷荷值，這個值可由頂梁的受力分析得到（ kN）； pa—— 安全閥的開啟壓力 10（ MPa)，它可以根據(jù) R值和現(xiàn)用安全閥使用情況來選取。其余千斤頂?shù)墓ぷ髫?fù)載，可按支架結(jié)構(gòu)的受力分析值計算。 液壓缸基本參數(shù)的確定 （ 1）工作負(fù)載的計算 立柱和前梁千斤頂?shù)墓ぷ髫?fù)載按工作阻力計算，由頂梁的受力分析獲得，計算時要接它們的最大安裝傾角考慮。這種立柱造價比雙伸縮立柱低，應(yīng)用 廣泛。這類立柱的調(diào)高范圍較大，可在較大范圍內(nèi)適應(yīng)煤層厚度的變化。這類立柱結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整高度方面，缺點是跳高范圍小。立柱的結(jié)構(gòu)型式如圖 48所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 由已經(jīng)計算的數(shù)據(jù)和支架的整體性能考慮，選擇圖 57 b 所示的整體式液壓支架。如圖 47 c、 d、 e 所示。所以選用此種底座。 圖 47 a 所示的底座用于支撐式支架，箱體高度大，便于安裝復(fù)位裝置。 底座的結(jié)構(gòu)型式如圖 47所示，通常有三種類型。 底座 底座是將頂板壓力傳遞到底板和穩(wěn)固支架的部件。 前連桿 后連桿 圖 45 前后連桿結(jié)構(gòu) 分體式 : 圖 46 分體式 特點與適用條件： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 24 ① 由在支架寬度方向上兩個（個別分為四個）獨立的，尺寸與形狀相同或?qū)ΨQ的桿件組成 ② 大多為鋼板焊成的箱形結(jié)構(gòu)件、也可用厚鋼板制成實體件或者采用鑄鋼件 ③ 尺寸小、加工運輸簡單、穩(wěn)定性好，因此是目前我國掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式支架前、后連桿所采用的主要型式 , ZZ 型 支撐 掩護(hù)式支架選擇此種結(jié)構(gòu)形式。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 23 整體式 : 圖 44 整體式 圖 44 為前、后連桿整體式結(jié)構(gòu)型式。 ZY 型液壓支架選擇整體式直線型掩護(hù)梁。折線形掩護(hù)梁加工工藝性差。 整體式直線型 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 圖 42 整體直線型 特點與適用條件： ① 整體性好、強(qiáng)度大，加工簡單，工藝性好 ② 從側(cè)面看、掩護(hù)梁上輪廓線形狀為直線形。掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式支架掩護(hù)梁主要功能有： ① 將頂梁承受的部分頂板壓力通過連桿或鉸點傳遞給底座； ② 用以隔離采空區(qū)、阻止其冒落矸石涌入工作面；掩護(hù)梁上的活動側(cè)護(hù)板，進(jìn)一步完善了這種功能； ③ 承受采空區(qū)冒落矸石的壓力，并將它傳遞至頂梁、連桿和底座。有的支架在掩護(hù)梁上焊有立柱柱窩。 鉸接式頂梁加伸縮和擺動前梁，為圖 41 d 和 e兩種型式結(jié)合型，由前梁 千斤頂調(diào)節(jié)前梁角度，并在前梁內(nèi)加伸縮前探梁。 圖 41 d為帶前梁的鉸接式頂梁，由前梁千斤頂 7調(diào)節(jié)前梁角度，可提高前梁前端的支撐能力，改善前梁前端的支控效果。用平衡千斤頂 8 調(diào)節(jié)頂梁與頂板的接觸面積。 圖 41 b為潛入式頂梁，頂梁后端為扇 形結(jié)構(gòu)，掩護(hù)梁可潛入扇形結(jié)構(gòu)內(nèi)，消除了三角區(qū)。頂梁鉸接點前、后段的比例近似為 2： 1。頂梁 1較短，與其下部的掩護(hù)梁 5鉸接。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 第四章 液壓支架 的 部件設(shè)計 頂梁 掩護(hù)式支架頂梁結(jié)構(gòu)型式如圖 41所示。 采煤工作面風(fēng)速計算按下式進(jìn)行。一般按工作面允許風(fēng)速進(jìn)行驗算。但在工作面中安裝液壓支架后，通風(fēng)面積明顯減小。 通風(fēng)斷面的驗算 采煤工作面的過風(fēng)量有一定要求。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 頂梁長度計算 支撐掩護(hù)式支架頂梁長度的計算 頂梁長度＝【配套尺寸＋底座長度＋ Acos(Q1)】－【 Gcos(P1)+400+e】＋掩護(hù)梁與 頂 梁鉸點至頂梁后端點之距 （ mm） () 式中 ： 配套尺寸 —— 參考原煤炭部煤炭研究院編制的綜采設(shè)備配套圖冊確定； 底座長度 —— 底座前端至后連桿鉸點之距； e—— 支架由高到低頂梁前端點最大變化距離； Q1 、 P1—— 如圖 31 所示 ，支架最高位置時，分別為后連桿和掩護(hù)梁水平面的夾角； 代入數(shù)據(jù)就可以計算到頂梁的長度為： m 頂梁寬度 支架寬大， 可以加快支架的移架的速度，提高支架的橫向的穩(wěn)定性，但是對頂板起伏的適應(yīng)性差，且需增大立柱的工作阻力。一般為 145150mm左右，也是為了防止采煤機(jī)截割煤壁不齊，給推移輸送機(jī)留有一定的距離。為了防止當(dāng)采煤機(jī)向支架內(nèi)傾斜 時，采煤機(jī)滾筒不截割頂板，同時考慮到采煤機(jī)截割時，不一定把煤壁截割成一垂直平面，所以在設(shè)計時，要求頂梁前端距煤壁最小距離為 400mm，這個距離叫空頂距。因此，先移架后推溜時頂梁長度要比先推溜后移架時的頂梁長度要長一個步距，一般為 600mm。 頂梁的確定 配套采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)型號 表 31 配套設(shè)備 制造廠家 M 2G ? 300W 采煤機(jī) 雞西煤機(jī)公司 SGD(W)730/320 刮板輸送機(jī) 西北煤機(jī)廠 支架工作方式對支架頂梁長度的影響 支架工作方式對支架頂梁長度的影響很大 ， 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 圖 36 支架工作方式比較 從 圖 36 可以看出，先移架后推溜方式（又稱及時支護(hù)方式）要求頂梁有較大的長度；先推溜后移架方式（又稱滯后支護(hù)方式）要求頂梁長度較短。當(dāng)四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計的較好時， A點運動軌跡與 mm 線的第三個交點 A3，如圖 3－ 7， A3 點應(yīng)略高于 1A 、 2A 的中點 ,支架實際的最大高度和最小高度是否滿足設(shè)計要求 . 為便于找到合