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（毕业设计全套）中厚煤层掩护式液压支架设计（打包下载）

论支护阻力.式中支架的理论支护阻力，支护面积支护强度支架在最高处的理论支护阻力为顶板覆盖率.式中顶板覆盖率顶梁面积支护面积代入式中得.顶梁宽度和底座宽度的确定顶梁宽度，取.。支架底座宽度般是。为提高横向稳定性减少对底板的比压，厚煤层支架可达.左右，放顶煤支架为左右，底座中间安装推移装置的横向宽度，与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，般为。本设计取.。.液压支架掩护梁结构设计掩护梁的作用和用途掩护梁是支架的掩护构件，它有承受冒落矸石的载荷和顶板通过顶梁传递的水平载荷引起的弯矩，掩护梁的用途，掩护梁承受顶梁部分载荷和掩护梁背部载荷并通过前后连杆传递给底座。掩护梁承受对支架的水平作用力及偏载扭矩。掩护梁和顶梁包括活动侧护板起，构成了支架完善的支撑和掩护体，完善了支架的掩护和挡矸性能。掩护梁的结构型式掩护梁的结构为钢板焊接的箱式结构，在掩护梁上端与顶梁铰接，下部焊有与前后连杆铰接的耳座。有的支架在掩护梁上焊有立柱柱窝。活动侧护板装在掩护梁的两侧。从侧面看掩护梁，其形状有直线型折线型。如图所示。图掩护梁结构型式顶梁掩护梁立柱前连杆后连杆底座限位千斤顶梁的结构型式折线型相对直线型支架端面大，结构强度高，但工艺性差。所以很少采用，从掩护梁的宽度方向来分，可分为整体式和对分式两种。对分式结构尺寸小，易于加工运输和安装，但结构强度差。所以本次设计采用的是整体式直线型。掩护梁的参数确定.掩护梁的长度掩护梁就是两铰点的距离，由前面的四连杆机构可得知，掩护梁长度为。.掩护梁宽度本设计掩护梁宽度与顶梁宽度相同，所以掩护梁宽度为。.掩护梁上前后连杆铰点位置前连杆距后连杆铰点的距离为.。.液压支架侧护板结构设计侧护板的种类顶梁和掩护梁的侧护板有两种种是侧固定另侧活动的侧护板。在设计时，根据左右工作面来确定左侧或右侧为活动侧护板。般燕倾斜方向的上方为固定侧护板，下方为活动侧护板。活动侧护板通过弹簧筒和侧推千斤顶与顶梁连接，以保证活动侧护板与邻架的固定侧护板靠紧。但当改换工作面开采方向时，活动侧护板便位于倾斜方向的上方，给调架防倒等带来不便，所以很少采用。另种时两侧皆为活动侧护板。这种侧护板可以适应工作面开采方向变化的要求，有利于防倒和调架。本设计取两侧皆为活动侧护板的类型。侧护板的结构形式种是侧护板在顶梁外侧。这种类型侧护板又有三种形式，如图所示，顶梁上无顶板，侧护板易被冒落的矸石卡住，影响侧护板的伸缩如图所示，在顶梁上加设顶板，克服了以上的缺点，但支架承受偏载时，侧护板装置受力很大。另种时铰接式侧护板，如图所示。他克服了以上两种侧护板的缺点，但由于架间侧护板造成的三角带容易填入矸石，影响架间密封效果根据上述侧护板各种型式我选择顶梁上加设顶板的型式，如图。侧护板尺寸的确定顶梁侧护板的侧向宽度，按支架升降高度和推移步距来确定。即考虑到当架升起，另架降柱时，要保证相邻两架侧护板不脱离接触。同时考虑到支架降柱后要前移，为防止顶梁后部侧护板脱离接触，顶梁侧护板后部要加宽，加宽的长度般为顶架后部起大于个步距，即大于。掩护梁侧护板的侧面宽度，主要考虑移架步距，般比个步距大，即相当。当架固定，另架前移时，两架之间能封闭，同时又考虑到降架前移时，原不动的掩护梁侧护板下部不致脱开。所以，掩护梁侧护板下部要加宽。顶梁和掩护梁侧护板的顶面宽度，与活动侧护板的行程有关。由两台相邻支架的架间距离来确定。顶梁和掩护梁侧护板的连接，在考虑动作灵活可靠的情况下，应尽量减少间隙，加强密封性。.液压支架底座结构设计底座的设计要求底座是液压支架的主要承载部件，它把顶板的压力传递给底板，它是支架的结构基础，因此，对底座的设计有以下要求.要有足够的强度和刚度.对底板有较好的适应性和较小的比压.能获得足够的空间安装立柱推移千斤顶液压操纵系统和其他装置.便于人员行走操纵支架和采煤机等.有定的重量以保持支架的稳定性.满足快速移架和顺序排矸的要求底座的结构形式底座的结构型式通常有三种类型图底座分类.整体式整体式底座是用钢板焊接成的箱式结构，整体性强，稳定性好，强度高，不易变形，与底板接触面积大，比压小。如图.对分式为使底座在定范围内适应底板起伏不平的变化，通常把底座制成前后或左右对分的形式，如图，两者用过桥连接。.底靴式底靴式底座的特点是每根立柱支撑在个底靴上，立柱之间用弹簧钢板连接，立柱与底靴之间用销轴连接，其特点是结构轻便，动作灵活，对底板的不平整适应性强，但刚性差，与底板的接触面积小，稳定性较差，般用于节式支架上。各种型式的底座前端都制成滑撬形，以减小支架的移架阻力，同时底座后部重量大于前部，避免移架时啃底。底座的参数确定根据以上分析，选择整体式底座。四连杆机构铰接在底座后部，在两内主筋中间形成较高的铰点位置，这主要是为了形成足够的后工作空间，在不影响人行通道的基础上，前后连杆铰接点应尽量前移。在两内主筋间下部布置有推拉装置。有两个球面柱窝与立柱缸底相连，在底座侧面靠前位置设有拉后输送机千斤顶的可拆装固定耳座。该底座整体性强，稳定性好，比压小。为方便行人及工作人员操作，立柱距底座前端点的距离为，前连杆与后连杆下铰点的水平距离为，底座全长，底面宽，中间为安装推移千斤顶留有推溜槽。第章液压支架受力分析与计算.铰接式顶梁掩护式液压支架的整体受力分析.顶板状态在采煤工作面中，当煤被采出后，就会出现定的空间，由于受上部岩层压力，出现离层和裂隙，如果不及时支护，顶板就要冒落，不支护的时间越长，危险就越大。而顶板冒落是有定过程的，般可分为三个阶段，开始顶板处于无压状态，此时顶板较完整，而且没有下沉，称为无压状态但经定时间后，顶板就会下沉，通常称为老顶来压，此时顶板并不破裂，而且这种下沉带有定的周期性，所以称为老顶周期来压状态如果不及时支护，顶板就会破裂而冒落，此时叫冒落状态。.支架工作状态支架在这三种状态下是这样工作的开始支架以初撑力支撑顶板，此时为无压状态当周期来压时，顶板下沉，使立柱下腔压力增大，当增大到大于安全阀调正压力时，安全阀被打开，使立柱下腔压力下降，称为立柱让压状态，使支架以工作阻力支护顶板如果继续来压，就要不断让压，所以立柱要有定的向下行程，如没有向下行程，称为压死状态，这是在设计和使用中必须注意避免的现象当支架前移后，此时顶板处于无支护状态，顶板就要冒落，这就是液压支架在工作过程中的三种状态。.支架受力支架在工作面受力是由于顶板下沉，同时又有向采空区移动的趋势，使顶梁受合力和底座受底板反力，其中顶板合力的垂直分力,由支架工作阻力来克服，所以在计算支架的工作载荷时按支架的工作阻力来确定。.受力计算该支架整体受力如图所示，图中和为已知，需求及作用点位置。图铰接式顶梁支架受力.液压支架顶梁和掩护梁的受力分析与计算取顶梁为分离体进行受力分析取顶梁为分离体，如图所示，各力对取矩，可求出的作用位置为图顶梁分离体受力.式中平衡千斤顶的推拉力，立柱下铰点到底面的距离。取顶梁和掩护梁为分离体进行受力分析再取顶梁和掩护梁为分离体如图所示，对点取矩，可求得的表达式，将此式与上式联立，解出如下图顶梁和掩护梁分离体.再把此式代回上式，可解出。取掩护梁为分离体进行受力分析由图上式写出方向和方向的力系平衡方程，再由此解出顶梁与掩护梁铰点的内力和.图掩护梁分离体受力再取掩护梁为分离体，如图所示。写出力系的方向和方向平衡方程，解出为同理可得顶梁的载荷分布在把顶梁所受顶板的载荷求出后，就可以进步计算出载荷在顶梁上面的分布情况。由于顶板与顶梁接触情况不同，载荷实际分布很复杂。为了计算方便，假设顶梁与顶板均匀接触且载荷为线性分布。设顶梁长为，顶板的集中载荷为，其作用点距顶梁端为。图顶梁三角形载荷分布图顶梁梯形载荷分布则时，载荷分布为三角形。如图所示。顶梁前端比压为，顶梁后端比压为.当时，载荷呈梯形分布。如图所示顶梁前端比压为顶梁后端比压为由于小于所以载荷分布为三角形。则顶梁前段比压为，顶梁后端比压为顶梁的支护强度支架的结构设计结束，其结构尺寸已定。再经受力分析，其外载荷也已确定。于是可求出支架实际支护强度如下式.式中顶梁长度，顶梁宽度，顶梁前端至煤壁的距离，代入公式得液压支架底座的受力分析与计算取底座为分离体进行受力分析取底座为分离体进行受力分析，如图所示，可求出底板对底座的支撑反力及作用点的位置如下图底座分离体受力受力分析可得.带入数据得式中底座集中力大小，。底座集中力距底座后端距离，立柱下铰点距底座下平面之距，前连杆下铰点距底座下平面之距，后连杆下铰点距底座下平面之距，立柱下铰点与底座后端之距，前后连杆下铰点水平距离，底座接触比压计算顶板对支架的巨大载荷经由整台支架传到底板，在支架底座与底板接触处将具有定的比压。由于底板岩性不同含水量不同凹凸不平底座下有碎矸等因素，使底板具有不同的抗压强度。底座对底板的比压值应小于底板的抗压强度否则底座会陷入底板，造成移架困难，顶底板移近量增大，支架失稳以及支撑力降低等现象。底座对底板的平均比压按下式计算.式中底座对底板平均比压,底座长度，底座当量宽度，底座对底板合力，与底座对底座合力成作用力与反作用力，将已知数据代入公式得第章液压支架的强度校核.校核的材料选择和基本要求在液压支架的研制，试验过程中，各构件的强度计算是极为必要的。由于液压支架的结构特点，外载荷特点以及使用条件的特殊性，在强度计算中的强度条件也有其特殊性。当然强度条件要以现阶段液压支架所选用的材料制造工艺以及失效形式等为依据，随着时间的推移，如果上述诸点有变，强度条件也必须作相应的调整。我国液压支架强度计算中的强度条件.强度校核均以材料的屈服极限计算安全系数。.结构件销轴活塞杆的屈服极限及强度条件个别结构件通常用等普通合金结构钢。并由具有标准厚度的钢板焊接而成。采用钢。主要销轴均采用等合金结构钢，现用。活柱杆均采用号钢，取屈服极限。结构件销轴和活塞杆的强度条件为刚体材料采用无缝钢管，取抗拉强度，强度条件为.式中刚体许用应力。.焊条抗拉强度条件为.式中按焊条类型来定。许用挤压应力。表安全系数前梁顶梁底座掩护梁前连杆.安全系数后连杆主要轴刚体焊缝活塞杆.顶梁的强度校核顶梁的受力情况分析假设前梁失去作用，主顶梁受集中载荷，由上面求出为.，距离铰接点,最大弯矩为主顶梁做成等断面箱式结构，在最大弯矩处的断面如下图所示图顶梁的强度校核计算形心位置各板件计算数据如下表所示结构件的形心位置为表件号数量.惯性矩弯曲应力安全系数钢板材料选取，.掩护梁的强度校核掩护梁的受力情况分析由前面已经求出在掩护梁上前后连杆的销轴处受力为和。最大弯矩发生在前连杆处，其值