【正文】 差，特別是那種由底座上雙千斤頂支撐掩護梁的支架，極易將千斤頂及其支座損壞。由尾梁及其千斤頂組成放煤機構(gòu)，操縱鉸接在掩護梁上的尾梁千斤頂，可使尾梁向上轉(zhuǎn)動，以松動頂煤或擋矸。這種架型穩(wěn)定性好，利于放煤，放煤口大，操作方便。尾梁體和插板均為焊接箱體結(jié)構(gòu)，由插板千斤頂操縱插板在尾梁體的導(dǎo)軌上滑動，實現(xiàn)伸縮。 后四連桿結(jié)構(gòu)的小插板放煤機構(gòu)本文選擇小插板機構(gòu)，其尾梁可上擺14176。4 液壓支架的受力分析 在采煤工作面中，當煤被采空后，就會出現(xiàn)一定的空間，由于受上部巖層壓力，出現(xiàn)離層和裂縫，如果不及時支護，頂板就要冒落，不支護的時間越長，危險就越大。支架在這三種狀態(tài)下工作情況如下：開始支架以初撐力支撐頂板，此時為無壓狀態(tài)；當周期來壓時，頂板下沉，使立柱下腔壓力增加，當增加到大于安全閥調(diào)整壓力時，安全閥打開，使立柱下腔壓力下降，稱為立柱讓壓狀態(tài)，使支架以工作阻力支護頂板；如果繼續(xù)來壓，就要不斷讓壓，所以立柱要有一定的向下行程，如沒有向下行程，稱為壓死狀態(tài)，這是在設(shè)計和使用中必須注意避免的現(xiàn)象；當支架前移后，此時頂板處于無支護狀態(tài)，頂板就要冒落。 計算載荷的確定液壓支架實際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座上的載荷既非集中載荷，又非均勻載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡化計算，作如下規(guī)定：，同時為偏于安全，按集中載荷進行計算。 3. 頂梁、底座與頂?shù)装逭J為均勻接觸，載荷沿支架長度方向按線性規(guī)律，沿支架寬度方向為均勻分布。5. 立柱和短柱按最大工作阻力來計算。頂梁與頂板的靜摩擦系數(shù)，～。8. 各結(jié)構(gòu)件的強度校核，除按理論支護阻力校核危險斷面外，還要按《液壓支架形式試驗技術(shù)規(guī)范》的各種加載方式，以及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(shù)來保證。 （）式中：——支架總工作阻力，；——支護效率；不同的架型可選擇以下數(shù)據(jù)：支撐式支架 支撐掩護式支架 支頂掩護式支架 支掩掩護式支架 本設(shè)計為支撐掩護式支架，—— 支架的支護面積，m2。帶入以上數(shù)據(jù)可得：MPa初撐力大小對支架的支護性能和成本都有很大的影響。但對乳化液和液壓元件的耐壓要求提高。根據(jù)設(shè)計要求：初撐力 = = kN移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)有關(guān)。推溜力一般為100～150 kN。立柱的缸體內(nèi)徑按下式進行計算： （）式中： ——立柱缸體內(nèi)徑，cm； ——支架承受的理論支護阻力，kN； ——每架支架立柱數(shù)； ——安全閥調(diào)正壓力，MPa；按產(chǎn)品樣本選取，選型安全閥，MPa； ——立柱最大傾角。則有 ?。篶mmm支架立柱的壁厚（mm）一般為,即中等壁厚，按下式計算： （）式中：——缸內(nèi)工作壓力， MPa；——單個立柱的工作阻力，取 kN 則： MPa ——考慮管壁公差及腐蝕的附加厚度，一般取2mm； ——強度系數(shù)，無縫鋼管?。? ——缸體材料許用應(yīng)力，MPa，缸體選用， 980MPa； ——立柱缸體內(nèi)徑，cm。支架立柱為單伸縮機械加長式，根據(jù)液壓缸推薦相關(guān)鋼材最終確定尺寸如下表： 立柱相關(guān)尺寸外徑(mm)內(nèi)徑(mm)壁厚(mm)長度(mm)缸體2732301037活柱21018015加長桿1791229泵站壓力確定按產(chǎn)品目錄規(guī)定的泵站工作壓力，再考慮壓力損失，XRB2B型工作壓力為20MPa和35MPa兩種，一般選35MPa計算時考慮損失按32MPa進行計算 。MPa MPa立柱初撐力按下式進行計算： （）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帶入數(shù)據(jù)得： kN4. 安全閥壓力和立柱工作阻力的確定安全閥的的調(diào)整壓力，按選定后的立柱缸體內(nèi)徑和支架承受的理論支護阻力來確定，即： （）式中按下式計算: （）式中——支架在最高位置時立柱傾角，度。油缸的穩(wěn)定性條件為： （）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(shè)加長桿為活塞桿進行驗算）。立柱穩(wěn)定性的極限力為： MN 立柱最大工作阻力小于極限力，故滿足穩(wěn)定條件。（1）在承受同心最大軸向載荷時，油缸的初始撓度為： （）， ——立柱總重，350kg； ——缸體軸線與水平面夾角，；——活塞桿頭部至缸體A點的距離，；——缸體尾部至缸體A點的距離，；——工作位置時立柱長度， cm；——活塞桿全部外伸時，導(dǎo)向套前端至活塞末端間距，；——活塞桿與導(dǎo)向套處的最大配合間隙， cm；——活塞桿與缸體的最大配合間隙， cm；——和范圍內(nèi)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。（3）活塞桿的合成應(yīng)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)；cm2 ——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)。若加長桿留在活柱內(nèi)的長度為200mm，則加長桿全部外伸時，最大偏距mm?；钊麠U強度滿足要求。代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得：安全系數(shù)為： （）式中：——缸體材料為無縫鋼管，MPa； ——許用安全系數(shù)，一般取。（2）缸體與缸底焊縫強度驗算焊縫應(yīng)力： ，MPa （）式中：——環(huán)形焊縫內(nèi)徑，231mm； ——環(huán)形焊縫外徑（缸筒外徑）, 273mm； ——焊接效率，取； ——立柱工作阻力,1661kN。代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：所以，焊縫強度滿足要求。②導(dǎo)向套處螺紋強度驗算螺紋剪切強度：MPa （）螺紋彎曲強度： MPa （） （）式中：——螺紋形狀系數(shù)，三角函數(shù)螺紋；——螺紋有效長度，20mm；——螺距，4mm；——有效圈數(shù)，；——導(dǎo)向套材料屈服極限，鋼，MPa。：活柱材料：，MPa；卡環(huán)材料：，MPa。（2）卡環(huán)與加長桿肩部擠壓強度MPa式中：——卡環(huán)與加長桿肩部擠壓面積。：mm2 MPa式中：——軸銷剪切面積； ——銷軸材料屈服極限，MPa；——安全系數(shù)，一般取。所以當支架支撐后在處于平衡狀態(tài)時，取整體或某一部件為分離體也處于平衡狀態(tài)。即：滿足靜力平衡的充分必要條件為:下面就根據(jù)這一理論將支架簡化成平面桿系進行受力分析與計算。)5最高位置前連桿與水平面的夾角α1(176。)70 支架整體受力關(guān)系取前梁為分離體。 支架頂梁受力分析已知：。解：： （）： （）： （）由式（）可得： （）由式（）可得： （） 由式（）可得： （）取掩護梁為分離體。求：。 支架底座受力分析已知：。解：： （）： （）由（）可得： 由（）可得：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。為計算方便，假設(shè)頂梁與頂板均勻接觸且載荷為線性分布。則當時，載荷分布為三角形。 頂梁梯形載荷分布頂梁前端比壓為： （）頂梁后端比壓為: （）式中：——頂梁前端比壓，；——頂梁后端比壓，；——頂梁長度，；——頂梁承受最大載荷，；——頂板對頂梁作用力作用的距頂梁后絞點位置，；——頂梁寬度。代入數(shù)據(jù)計算，得：頂板對支架的巨大載荷經(jīng)由整臺支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。則在設(shè)計支架時，應(yīng)驗算底板的比壓。 底板接觸面積示意圖底座對底板的平均比壓： （）5液壓支架的強度計算液壓支架的頂梁、底座等部件都屬于箱體式焊接結(jié)構(gòu)件，它們的強度都取決于液壓支架工作阻力和鋼板及焊縫的許用應(yīng)力。在液壓支架的研制、試驗過程中，各構(gòu)件的強度計算是極為必要的。當然強度條件要以現(xiàn)階段液壓支架所選用的材料、制造工藝以及失效形式等為依據(jù)，隨著時間的推移，如果上述諸點有變化，強度條件也必須作相應(yīng)調(diào)整。2 結(jié)構(gòu)件、銷軸、活塞桿的屈服極限及強度條件：（1） 各結(jié)構(gòu)件通常采用15MnVN等普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，并由具有保證厚度的鋼板焊接而成，按手冊中的屈服極限取值。（3） 活塞桿均采用45號鋼，取屈服極限。3 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強度，強度條件為： （）式中 ——缸體許用應(yīng)力，MPa；——許用安全系數(shù)，～4。5 許用擠壓應(yīng)力按下式計算： （）6 安全系數(shù) 安全系數(shù)表安全系數(shù)前梁頂梁底座掩護梁前連桿安全系數(shù)后連桿主要軸缸體焊縫活塞桿～4～4注：（1）頂梁、掩護梁、連桿、銷軸等不能進行加載強度校核。根據(jù)計算表明，改變結(jié)構(gòu)件高度對強度影響較大，而改變結(jié)構(gòu)件鋼板厚度對強度影響較小，在設(shè)計時可根據(jù)結(jié)構(gòu)件具體情況酌情處理。（1） 剪力：（從右向左取，向上力為負，向下力為正）。（2）彎矩：從A點向C點取矩（從右向左取，逆時針為正）A點： B點： C點： 所以BB截面為危險截面。 前梁受力圖、剪力圖和彎矩圖 前梁危險截面示意圖（1）各板形心位置板1： （一塊）； 板2： （兩塊）；板3： （兩塊）； 板4： （五塊）。以上各式中：：各板截面形心至aa面距離，；：各板截面面積，；：各板厚度。（4）截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為： （）式中：——寬度；——高度。所以，（5）彎曲應(yīng)力和安全系數(shù)的計算 （） （）代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：式中：——材料屈服極限。、剪力圖和彎矩圖，；，；，；，；。對各點左右剪力計算如下：F點：E點：D點：C點：B點：A點：（2）彎矩：從A點向D點取矩（從左向右取，順時針為正）A點：B點：C點：D點：從F點向D點取矩（從左向右取，順時針為正）F點：E點：D點：，其誤差在允許范圍內(nèi)。最大彎矩。，；，；，；，；，；，；，；。（2）整個截面形心至面的距離： 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：（3）每個零件中心至截面形心之距： 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：，；。每個零件對截面形心的慣性矩為： 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：；；；；；；