【正文】 150130立柱調(diào)高行程1400液壓行程800加長桿調(diào)高600驗(yàn)算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定性。 ——缸體斷面慣性矩 ——活塞桿端部銷孔至油缸限位處間距，mm； ——缸底銷孔至油缸限位處間距，mm；由以上條件查極限力計(jì)算圖，得到 。此值僅當(dāng)活塞桿頭部距在載荷下發(fā)生最大撓度出的距離才適用其中為立柱活塞桿全部伸出時(shí)缸底和柱頭的軸銷孔之距。將數(shù)據(jù)代入（59）式得： （2）油缸的最大撓度： 當(dāng)時(shí)， 當(dāng)，或時(shí)， 當(dāng)，時(shí)， 式中 ——鋼材彈性模量， MPa； ,.，所以由上列各式可得：,；,；。 ——考慮加長桿和活柱配合間隙，當(dāng)單邊偏向受力時(shí)，所產(chǎn)生的最大偏距。故MPa式中 ——許用安全系數(shù)，； ——材料屈服極限，活塞桿采用45鋼MPa。 缸體的強(qiáng)度計(jì)算（1）缸體壁厚驗(yàn)算 （510）式中：——?jiǎng)傮w實(shí)際最大承壓，MPa。將數(shù)據(jù)代入（511）式得:所以，缸體壁厚滿足強(qiáng)度要求。將數(shù)據(jù)代入（512）式得：焊縫抗拉強(qiáng)度：MPa 安全系數(shù)為： （513）式中 ——許用安全系數(shù)，一般取。表42液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表設(shè)備(部件)名稱項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)附注支 架 整 體 性 能支架高度mm1600～3000支架寬度mm1420～1550支架中心距mm1500支護(hù)強(qiáng)度MPa對底板比壓MPa2初撐力kN4020工作阻力kN5024操作方法本架操作泵站壓力MPa35立 柱型式 單伸縮機(jī)械加長4根缸徑/柱徑mm200/180機(jī)械加長桿直徑mm150初撐力kN1005工作阻力kN1256機(jī)械加長調(diào)高mm600液壓行程mm800 液壓支架受力分析本次液壓支架受力分析采用常規(guī)理論力學(xué)分析方法，對支架各個(gè)組件進(jìn)行分離分析求出各個(gè)力。)5最高位置前連桿與水平面的夾角α1(176。)80圖51 支架整體受力關(guān)系圖 前梁受力分析取前梁為分離體圖52 前梁受力關(guān)系圖受力分析：（設(shè)定向左為正，向下為正，逆時(shí)針為正）求：解：求得： 頂梁受力分析取頂梁為分立體，受力關(guān)系如圖53圖53 頂梁受力示意圖已知數(shù)據(jù)：；；；；；；；；；；；；求： 。解： ： ： ：可得： 由上可得：因此可得： 支架底座受力分析取底座為分離體，受力分析如圖圖55 支架底座受力分析已知：求：解： ： ： 可得：底座接觸比壓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(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。圖56 底板接觸面積示意圖代入數(shù)據(jù)得：底座對底板的平均比壓： 第6章 支架強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)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(yàn)過程中，各構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算是極為必要的。當(dāng)然強(qiáng)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(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。2 結(jié)構(gòu)件、銷軸、活塞桿的屈服極限及強(qiáng)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27SiMn號鋼，取屈服極限。3 缸體材料采用27SiMn無縫鋼管，取抗拉強(qiáng)度，強(qiáng)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(jì)算： 6 安全系數(shù)安全系數(shù)如表61所示表61 安全系數(shù)表安全系數(shù)前梁頂梁底座掩護(hù)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(hù)梁、連桿、銷軸等不能進(jìn)行加載強(qiáng)度校核。根據(jù)計(jì)算表明，改變結(jié)構(gòu)件高度對強(qiáng)度影響較大，而改變結(jié)構(gòu)件鋼板厚度對強(qiáng)度影響較小，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)件具體情況酌情處理。1， 畫出前梁受力圖、剪力圖和彎矩圖，如圖61所示2， 求出各點(diǎn)的剪力和彎矩已知：；；；；；；⑴剪力：（從右向左取，向上力為負(fù)，向下力為正）。⑵彎矩：從A點(diǎn)向C點(diǎn)取矩(從右向左取，逆時(shí)針為正)A點(diǎn)：B點(diǎn)：C點(diǎn)：所以BB截面是危險(xiǎn)截面，截面形狀如圖62。圖61前梁受力圖、剪力圖和彎矩圖圖62 前梁危險(xiǎn)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(jì)算 （6—4） （6—5）將數(shù)據(jù)代入（6—4）、（6—5）得：式中： ——材料屈服極限。、剪力圖和彎矩圖，如圖63所示；；；；；；；；；；。對各點(diǎn)左右剪力計(jì)算如下：F點(diǎn)： E點(diǎn): D點(diǎn)：B點(diǎn)： A點(diǎn)：⑵彎矩：從A點(diǎn)向D點(diǎn)取矩（從左向右取，順時(shí)針為正）A點(diǎn)：B點(diǎn)：C點(diǎn)：D點(diǎn)：從F點(diǎn)向D點(diǎn)取距（從左向右取，順時(shí)針為正）F點(diǎn)：E點(diǎn)：D點(diǎn)：，其誤差在允許范圍內(nèi)。最大彎矩。（6）剪切應(yīng)力和安全系數(shù)的計(jì)算由力矩圖可以看出，在危險(xiǎn)截面處的剪應(yīng)力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。 ①性軸以上（或以下）的部分截面面積對中性軸的靜矩 式中：——中性軸以上（或以下）各部分零件斷面的面積； ——中性軸以上（或以下）各部分零件的中心坐標(biāo)（對截面形心）； ——危險(xiǎn)截面的形心矩； ——每個(gè)零件形心至面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。 底座的強(qiáng)度校核、剪力圖和彎矩圖，如圖65所示；；；；；；.。所以CC截面為危險(xiǎn)截面，截面形狀如圖66。圖65 底座受力圖、剪力圖和彎矩圖圖66底座危險(xiǎn)截面示意圖⑴ 各板形心位置 ⑵ 整個(gè)截面形心至底板距離y: （6—10）將數(shù)據(jù)代入（6—10）得： ⑶ 每個(gè)零件中心至截面形心之距： （6—11）將數(shù)據(jù)代入（6—11）式得： ⑷ 截面中心主慣性矩矩形截面的慣性矩為：式中： b—寬度； h—高度。所以底座的彎曲強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)的計(jì)算要求。由材料力學(xué)可知，中性軸處剪應(yīng)力為最大，所以按此處進(jìn)行校核。此處按中性軸以下進(jìn)行計(jì)算，代入有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，得：；所以：②危險(xiǎn)截面中性軸處最大剪應(yīng)力式中： 帶入數(shù)據(jù)，得：③安全系數(shù)計(jì)算 （6—12）將數(shù)據(jù)代入（6—12）式得：所以頂梁的剪力強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。、剪力圖和彎矩圖，如圖68所示⑴剪力：（從左向右取，向上力為正，向下力為負(fù)）。最大彎矩。每個(gè)零件對截面形心的慣性矩為： （6—16）將數(shù)據(jù)代入（6—16）得：所以，⑸彎曲應(yīng)力和安全系數(shù)的計(jì)算將數(shù)據(jù)代入得：式中：—材料屈服極限，Q550，=550MPa。⑹剪切應(yīng)力和安全系數(shù)的計(jì)算由力矩圖可以看出，在危險(xiǎn)截面處的剪應(yīng)力為最大，并且腹板采用鋼板焊接，不如型鋼，故需校核。①中性軸以上（或以下）的部分截面面積對中性軸的靜矩 （6—17）式中：——中性軸以上（或以下）各部分零件斷面的面積； ——中性軸以上（或以下）各部分零件的中心坐標(biāo)（對截面形心）； ——危險(xiǎn)截面的形心矩； ——每個(gè)零件形心至面之距； ——中性軸以上（或以下）各部分零件面積對中性軸之矩。結(jié) 論低位放頂煤液壓支架的主要功能是實(shí)現(xiàn)支護(hù)與放煤，因此本次設(shè)計(jì)主要圍繞這兩個(gè)主要功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中整合了在生產(chǎn)作業(yè)中表現(xiàn)比較優(yōu)良的個(gè)部件，進(jìn)行了優(yōu)勢整合本次設(shè)計(jì)的主要關(guān)鍵是在于對立柱，頂梁，掩護(hù)梁和底座的校核，通過計(jì)算設(shè)計(jì)出滿足強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)同時(shí)選擇合適的材料。因?yàn)椴煌趩渭兊闹窝谧o(hù)式支架，在考慮放頂煤方面充考慮到開采環(huán)境，因此設(shè)計(jì)具有良好的可靠性能和破煤能力的小插板放煤機(jī)構(gòu)，同時(shí)考慮安裝運(yùn)輸方便。除了液壓支架本身的安裝問題，考慮支架在井下作業(yè)時(shí)與采煤機(jī)，輸送機(jī)的配合安裝問題，設(shè)計(jì)了足夠的井下安裝空間，同時(shí)也使各零部件的維修方便。為期近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的督促下我也順利的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。記得一開始老師親自去借實(shí)驗(yàn)室鑰匙，帶著我去參觀液壓支架，并且督促我拍照，后來在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我才知道這些照片是多么的重要。趙老師總是不厭其煩的給我解釋講解，而且相當(dāng)?shù)募?xì)心。幾乎沒有老師不知道的，總是能一眼就看出我的關(guān)鍵問題。參考文獻(xiàn)[1][J].煤炭技術(shù),2007,(01):1112.[2]黃尚智,[J].煤礦開采,2007,(06):813+32.[3]孔德冒,鄭豐隆,[J].煤礦機(jī)械,2008,(09):2324.[4]劉海東,[J].煤炭技術(shù),2008,(11):1920.[5][J].煤礦開采,1996,(04):1820+23.[6]王國法,劉俊峰,[J].煤炭學(xué)報(bào),2011,(01):145151.[7]蘇林軍,[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2011,(04):8488+54.[8]石哲敏,陳新中,許日成,[J].煤礦機(jī)械,2012,(06):101103.[9]張銀亮,王國法,[J].煤礦開采,1999,(01):911+23+62.[10]趙喜敬,于淑政,范進(jìn)楨,[J].礦山機(jī)械,2000,(05):2526+24.[11]王朝陽,焦成堯,范衛(wèi)星,[J].煤炭技術(shù),2001,(01):413.[12][J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2005,(22):263264.[13]金太,[J].礦山壓力與頂板管理,2003,(S1):14.[14]陳學(xué)敏,[J].煤,2004,(02):5153.[15]劉長友,[J].礦山壓力與頂板管理,2005,(01):13+6118.[16][J].煤炭科學(xué)技術(shù),1983,(07):1621+61.[17]孫公贊,張曉東,[J].煤礦機(jī)械,2009,(02):167169.[18][J].煤炭學(xué)報(bào),2010,(11):19031908.[19]何風(fēng)強(qiáng),李宏,[J].煤礦開采,2012,(06):3537.[25] 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