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端頭支架的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)

2024-12-11 00:42本頁(yè)面
  

【正文】 頂梁強(qiáng)度校核 頂梁受力 情況 頂梁受一集中載荷,其受力圖如下圖 所示: 圖 頂梁受力及彎距 由上面求出 F1 為 ,距離鉸接點(diǎn) 2052mm, 最大彎矩為 M= ? ? ??? = 頂梁做成等斷面箱式結(jié)構(gòu),在最大彎矩處的斷面如 圖 : XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 圖 頂梁剖面圖 頂梁強(qiáng)度計(jì)算 ( 1)形心位置 各板件計(jì)算數(shù)據(jù)如下表所示: 件號(hào) 1 2 3 4 數(shù)量 Fn (cm178。 (4)焊條的抗拉強(qiáng)度取 ,561MPab ?? 其強(qiáng)度條件為 : ? ? ? ?nn b ???? 式 () 式中 ??? —— 計(jì)算出焊縫的許用應(yīng)力; [n]—— 許用安全系數(shù) 。 iv 結(jié)構(gòu)件、銷(xiāo)軸和活塞桿的強(qiáng) 度條件為: n ? ?ns ??max?? 式 () 式中 max? —— 危險(xiǎn)斷面計(jì)算出的最大應(yīng)力, Mpa; [n]—— 許用安全系數(shù)。 ii 主要銷(xiāo)軸采用 CrMo 等合金結(jié)構(gòu)鋼,取屈服極限 s? =561 MPa。 (2) 結(jié)構(gòu)件、銷(xiāo)軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)度條件。下面簡(jiǎn)單介紹我國(guó)液壓支架強(qiáng)度計(jì)算中的強(qiáng)度條件。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。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 4 端頭支架主要零部件的強(qiáng)度校核 在液壓支架的研制、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極其必要的。 (18) 按以上初步求出的四連桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸,再用幾何作圖法畫(huà)出 液壓支架掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn) e 39。bb 的垂直平分線,其交點(diǎn) c 即為前連桿下鉸點(diǎn), bc 為前連桿長(zhǎng)度。39。 (16) 分別作 39。39。 (15) 連接 oa39。39。則 b、 b39。39。39。39。點(diǎn)為圓心, ab 長(zhǎng)為半徑作弧,交 39。 點(diǎn);以 a 39。39。點(diǎn)為圓心, ab 長(zhǎng)為半徑作弧,交 39。39。39。ae 、 39。39。此點(diǎn)為支架降到最低位置時(shí),掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。ae 為半徑作弧,交最前面圓弧上一點(diǎn) a 39。39。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 (13) 以 e 39。ae 為半徑作弧,交前圓弧上一點(diǎn) a 39。39。 (11) 以 o 點(diǎn)為圓心, oa 為半徑作圓弧。39。 (10) 取 39。39。點(diǎn)在此直線上滑動(dòng) )。 (8) 過(guò) e 39。點(diǎn)作 H H 線的平行線 F F 線 ,則 H H 線與 F F 線的距離為 1H ,為液壓支架座高位置時(shí)的計(jì)算高度。 ,XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 此點(diǎn)為掩護(hù)梁與頂梁的鉸點(diǎn)。 (4) 在此斜線上截取線段 oa ,oa 長(zhǎng)度等于 A , a 點(diǎn)即為后連桿與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)。 (2) 過(guò) O 點(diǎn)作于底座底 面平行的水平線 HH 線。 四連桿的幾何作圖法過(guò)程 用幾何作圖法確定四連桿結(jié)構(gòu)的各部尺寸,具體做法如圖 34 所示。 Q1= 58176。 把各個(gè)角的數(shù)值代入( 3)式可得: 支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度為: H1 =G sin P1 + Asin Q1 式 () 由( 4)、( 5)兩式連立可得: G =2182mm A=1682mm 取 G=2100 A=1600mm 重新算得 P1=45176。 ,Q1=60176。其原因是因?yàn)轫敯鍋?lái)壓時(shí) ,立柱受壓下縮 ,使頂梁有向前移的趨勢(shì) ,防止巖石向后移動(dòng) ,又可以使作用在頂梁上的摩擦力指向老塘 ,同時(shí)底板阻止底座向后移 ,使整個(gè)支架產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì) ,從而增加了前梁端部的支撐力 ,防止頂梁前端頂板冒落 ,又可以使底座前端比壓減小 ,又可防止啃底 ,有利于移架 ,再則減小了水 平力的合力 ,由于支架承受的水平力由掩護(hù)梁來(lái)克服 ,所以減輕了掩護(hù)梁的受力 下面用解析法來(lái)確定掩護(hù)梁和后連桿的長(zhǎng)度: 設(shè): G —— 掩護(hù)梁長(zhǎng)度; A —— 后連桿長(zhǎng)度; XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 L 2 —— e’ 點(diǎn)引垂線到后連桿的長(zhǎng)度; H1 —— 支架最高位置時(shí)的計(jì)算高度; H2 —— 支架最低位置時(shí)的計(jì)算高度 ; 按照幾何關(guān)系可得出: G cosP 1- A cosQ = L 2 式 () G cosP 21- A cosQ= L 2 式 () 將( 1)、( 2)兩式聯(lián)立可得: 1212C OS QC OS QC OS PC OS PGA??? 式 () 按四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求,初選: P1=45176。 (3) 掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)o′和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為θ ,設(shè)計(jì)時(shí)要使tgθ≤ 0 .35。 ,為了安全可靠 ,最低位時(shí)應(yīng)使α≥ 25176。 。 (2) 支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí) ,橫梁和掩護(hù)梁的夾角α和后連桿與底面夾角β ,滿足以下要求 :支架最高位置時(shí) ,α =52~62176。四連桿機(jī)構(gòu)使支架頂部端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙扭線 ,從而使支架頂梁前端的端面離煤壁距離大大減小 ,提高了管 理頂板性能 ,使支架能承受較大的水平力。這些特征是四連桿動(dòng)作過(guò)程的必然結(jié)果。 為了掌握四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法,必須正確理解四連桿機(jī)構(gòu)的作用。 四連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 四連桿的作用 四連桿機(jī)構(gòu)是掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架的最重要部件之一。200。 前面已經(jīng)設(shè)定出立柱下鉸點(diǎn)之間的距離為 2675 mm , L 21 L? =2675mm。同時(shí)為偏于安全,可以認(rèn)為頂梁前端載XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 荷為零,載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向向后越來(lái)越大呈三角形分布, 并且按集中載荷計(jì)算。為簡(jiǎn)化計(jì)算,假定頂梁與頂板均勻接觸,載荷沿頂梁長(zhǎng)度方向按線性規(guī)律變化,沿支架寬度方向均布。22 4 PaDaF ??=3210 0 0 40 3 1 ?? 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。 則立柱內(nèi)徑: Da =?S2 北京煤礦機(jī)械廠缸徑標(biāo)準(zhǔn) (Q/BM327— 82)如下表所示 : 50 63 80 100 110 125 140 (145) XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 200 (210) 220 (230) 250 按標(biāo)準(zhǔn)選取立柱缸體內(nèi)徑為 200mm 立柱壁厚: ? ??? 2PyD?=1052 ? ??= 式 () 取整后為 40mm 根 據(jù)標(biāo)準(zhǔn),立柱主要技術(shù)參數(shù)如下: 缸體內(nèi)徑 200mm 活柱外徑 190/185mm 工作阻力 1764kN 額定工作壓力 推薦選用鋼材 245 28 鋼材規(guī)格 200*24/194*25 立柱的初撐力與泵站額定工作壓力 泵站額定工作壓力為 32Mpa。2 式 () 式中: F1—— 支架承受的理論支護(hù)阻力 (kN); F1=Fc? q x= 式 () A—— 立柱的橫截面積; P a —— 立柱內(nèi)部乳化液的壓強(qiáng),泵站額定工作壓力為 32MP。 立柱的間距是指前后排支柱的間距,為便于人員操作,立柱間距取 2675mm。前排立柱直立,取 0176。支撐式和支撐掩護(hù)式支架 的立柱間距為 1~。 立柱間距指支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言即前、后柱的間距。支撐掩護(hù)式支架,根據(jù)結(jié)構(gòu)要求呈傾斜后直立布置,一般立柱軸線與頂梁的垂線夾角小于 10176。 (支架在最低工作位置時(shí)),由于角度較大,可以使調(diào)高范圍增加。掩護(hù)式支架為傾斜布置,這樣可以克服一部分水平立,XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 并且能增大調(diào)高范圍。端頭支架為支撐掩護(hù)式支架,采用雙列、半卸載交替前移型式,每架 4根 ,共 8根。=10 179。 A,㎡ 式 () 式中 L—— 支架的頂梁長(zhǎng)度, m; 取 C—— 梁端距, m; 取 B—— 支架頂梁寬度, m; K 1 —— 架間距, m; A—— 支架中心距, m; 取 F=(L+C)(B+K)=(L+C) kN 式 () 式中 F—— 支架的支護(hù)面積,㎡。 本次設(shè)計(jì)要求支護(hù)強(qiáng)度為 Mpa 支架工作阻力 P 應(yīng)滿足頂板頂板支護(hù)強(qiáng)度的要求,即支架工作阻力由支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積決定。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力 支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板性質(zhì)和煤層厚度,計(jì)算公式為: q=KHγ 10ˉ5, Mp 式 () K—— 作用于支架上的頂板巖石系數(shù),一般取 5~8,頂板條件好、周期來(lái) 壓 不明顯時(shí)取下限,否則取上限; H—— 采高; γ —— 頂板巖石密度,一般取 10179。在設(shè)計(jì)支架的底座長(zhǎng)度時(shí),應(yīng)考慮如下諸方面:支架對(duì)底板的 接觸比壓要?。恢Ъ軆?nèi)部有足夠的空間安放立柱、液壓控制裝置、推移裝置和其他輔助裝置;便于人員操作和行走;保證支架的穩(wěn)定性等。 在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中要求支架的中心距為 2026mm。 支架的伸縮比 支架的伸縮比指最大與最小高度之比: Ks = Hm/ Hn= 30 /18=1 .7 式 () 支架間距 所謂支架間距,就是相鄰兩支架中心線間的距離,按下式計(jì)算 bc=Bm+nc3 式 () 式中 bc—— 支架間距(支架中心距) Bm—— 每架支架頂梁總寬度 c3—— 相鄰支架(或框架)頂梁之間的間隙 n—— 每架所包含的組架數(shù),整體自移式支架 n=1; 整體邁步式 支架 n=2;節(jié)式組合邁步支架 n=支架節(jié)數(shù)。 S2 —— 頂板周期來(lái)壓時(shí)的最大下沉量、移架時(shí)支架的下降量和頂梁 上、底座上的浮矸、浮煤厚度之和,一般取 ~。 支撐掩護(hù)式支架的穩(wěn)定性高,并且支撐效率高 ,抗水平力的能力強(qiáng)。 以上為一般型號(hào)液壓支架的選型,端頭支架的基本架型要與工作面支架一致,以便于制造和維修管理、便于配套使用。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 3 端頭支架整 體 設(shè)計(jì) 選擇 端頭支架的架型 正確選擇支架的架型,對(duì)于提高綜采工作面的蟬聯(lián)和效率,充分發(fā)揮總裁設(shè)計(jì)的效能,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效,是一個(gè)很重要的因素。為使活塞桿和活動(dòng)側(cè)護(hù)板相連,在改換工作面時(shí),側(cè)推千斤頂要調(diào)轉(zhuǎn) 180 , QY 型莊稼就采用此種方式。 ( 2)一側(cè)為固定側(cè)護(hù)板,另一側(cè)一活動(dòng)側(cè)護(hù)板時(shí),在固定側(cè)護(hù)板一側(cè)圓孔內(nèi)裝有固定筒,千斤頂便于安裝在筒內(nèi),其他不變,也可免去另開(kāi)窗口,保證頂梁和掩護(hù)梁的強(qiáng)度,但不利于檢修和安裝。 為了防止推移千斤頂上、下、左、右滑動(dòng),在支架底座上焊有導(dǎo)向槽,缸體上焊有導(dǎo)向板;而對(duì)浮動(dòng)活塞連接方式,由于缸體鉸接在底座上,只要在活塞桿的端部安有導(dǎo)向裝置,可以防止活塞桿受偏載而彎曲。 活塞桿或框架與運(yùn)輸機(jī)連接時(shí),為了適應(yīng)底板的不平整及可彎曲輸 送機(jī)彎曲的需要,一般作成雙鉸連接方式。 ( 1)推溜 活塞腔進(jìn)液,活塞桿腔回液,由于活塞空套在活塞桿上,活塞推前方,活塞桿在壓力液作用下推溜,由于活塞桿面積小,推溜力小 ( 2)移架 移架時(shí),活塞桿腔進(jìn)液,活塞腔回液。 步橫梁連接 移步橫梁連接方式對(duì)支架與輸送機(jī)的配套性可以不作要求,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,實(shí)踐證明效果不佳??蚣苓B接方式的動(dòng)作原理為:當(dāng)缸體后腔進(jìn)液,前腔回液,活塞桿伸出而移架;當(dāng)缸體前腔進(jìn)液,后腔回液,缸體前移通過(guò)框架而推溜,由于缸體后腔面積大,所以,框架連接可以使移架力大于推溜力。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 由于掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架重量較大,為了提高移架力,就要增加缸徑或提高供液壓力。導(dǎo)向套內(nèi)表面與活塞桿的配合精度采用 H9 /f9 ,有時(shí),為了簡(jiǎn)化缸口的結(jié)構(gòu),導(dǎo)向套和缸蓋合成一個(gè)零件。導(dǎo)向套與活塞桿表面既要緊密接觸又要?jiǎng)幼黛`活,同時(shí)要承受活塞桿形成的橫向載荷。缸蓋和缸體相連接,保證環(huán)形腔密封和承壓。本設(shè)計(jì)活柱如下圖: 圖 立柱活柱 IV 缸口 缸口 是剛體與活柱或活塞桿接觸的部位,它裝有密封圈、導(dǎo)向套和缸蓋等主要零件?;钪突钊麠U與導(dǎo)向套的配合精度為 H 9/ f9 。 本設(shè)計(jì)的立柱的裝配圖中就使用的第三種固定活塞的軸向運(yùn)動(dòng)方式。 活塞的軸向固定方式有三種: ①用螺帽加防松螺釘固
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