矿用液压支架设计说明书

- I -摘 要本论文主要阐述了一般掩护式液压支架的设计过程。设计内容包括：选架型、总体设计、主要零部件的设计、主要零部件的校核和液压系统的设计。由于该煤层厚度适中，选用掩护式液压支架。煤层厚度介于之间，煤层厚度变化较大，选用调高范围大且抗水平推力强且带m8.352护帮装置的掩护式支架。支架采用正四连杆机构，以改善支架受力状况。顶梁、掩护梁、底座均做成箱体结构；立柱采用双伸缩作用液压缸，以增加工作行程来满足支架调高范围的需要。推移千斤顶采用框架结构，以减少推溜力和增大移架力。为了提高移架速度，确保对顶板的及时支护，采用锥阀液压系统。关键词：液压支架 液压 四连杆机构 采煤 支架选型 推溜 移架- II -AbstractThe article mainly elaborated the general shield type hydraulic pressure support design process. The design content includes: Chooses, the system design, the main spare part design, the main spare part examination and the hydraulic system design.Because this coal bed thickness is moderate, selects the shield type hydraulic pressure support. Coal bed thickness is situated between between the 2.53.8 rice, coal bed thickness change bigger, selects adjusts the high scope big also the anti- horizontal thrust is strong also the belt protects helps the equipment the shield type support. The support uses the four link motion gear, improves the support stress condition. The top-beam, caving shield, the foundation makes the packed in a box body structure; The column uses the double expansion and contraction function hydraulic cylinder, increases the - III -power stroke to satisfy the support to adjust the high scope the need. Passes the hoisting jack to use the portal frame construction, reduces pushes slides the strength and increases moves a strength. In order to enhance moves a speed, guarantees is prompt to the roof support, uses the mushroom valve hydraulic system.Key word: The hydraulic pressure support , hydraulic pressure , four-link mechanism , mining coal, support shaping push forwards the conveyer, advancing the powered support.III目 录1 概述 .11.1 液压支架的组成和分类 .11.1.1 液压支架的组成 .11.1.2 液压支架的分类 .21.2 液压支架的工作原理 .21.3 液压支架的支护方式 .51.4 支架选型的基本参数 .61.4.1 对液压支架的基本要求 .62 液压支架的总体设计 .2.1 液压支架的选型 .2.2 液压支架参数的确定 .2.2.1 支护强度和工作阻力 .2.2.2 初撑力 .2.2.3 移架力与推溜力 .2.2.4 支架调高范围 .2.2.5 中心距和宽度的确定 .2.2.6 底座宽度 .2.3 采煤机、液压支架和输送机的配套 .2.3.1 采煤机、液压支架和输送机的配套 .2.3.2 其他附属设备的配套 .2.4 四连杆机构设计 .2.4.1 四连杆机构的作用 .2.4.2 用优选设计法设计四连杆机构 .2.5 顶梁长度的确定 .2.6 立柱及柱窝位置的确定 .2.7 平衡千斤顶位置的确定 .2.7.1 平衡千斤顶安装位置的确定原则 .2.7.2 平衡千斤顶在顶梁上位置的确定 .2.8 其它千斤顶技术参数的确定 .2.8.1 推移千斤顶技术参数 .2.8.2 侧推千斤顶技术参数 .2.8.3 前梁千斤顶技术参数 .2.8.4 护帮板千斤顶的技术参数 .3 液压支架受力分析和计算 .3.1 受力分析计算 .3.2 支护强度计算 .IV3.3 底座比压的计算 .4 液压支架的主要部件的设计 .4.1 前梁 .4.2 主顶梁 .4.3 掩护梁 .4.4 前、后连杆 .4.5 底座 .4.6 立柱 .4.7 千斤顶 .4.7.1 推移千斤顶 .5 主要零、部件的强度校核 .5.1 校核的基本要求 .5.2 前梁强度校核 .5.2.1 前梁受力情况 .5.2.2 前梁强度计算 .5.3 主顶梁强度校核 .5.3.1 主顶梁受力情况 .5.3.2 主顶梁强度计算 .5.4 掩护梁强度校核 .5.4.1 掩护梁受力情况 .5.4.2 掩护梁强度计算 .5.5 底座强度校核 .5.5.1 底座受力情况 .5.5.2 底座强度校核 .5.6 立柱强度的校核 .5.6.1 立柱稳定性校核 .6 液压系统 .6.1 液压支架的液压系统的简介 .6.1.1 液压支架传动系统的基本要求 .6.1.2 液压支架的液压传动特点 .致 谢 .参考文献 .11 概述1.1 液压支架的组成和分类1.1.1 液压支架的组成液压支架是综采工作面支护设备，它的主要作用是支护采场顶板，维护安全作业空间，推移工作面采运设备。液压支架的种类很多，但其基本功能是相同的。液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系“般分为三大类，即支撑式、掩护式(图 1-2)和支撑掩护式( 图 1-3) 根据支架各部件的功能和作用，其组成可分为 4 个部分：(1) 承载结构件，如顶梁、掩护梁、底座、连杆、尾梁等。其主要功能是承受和传递顶板和垮落岩石的载荷。(2) 液压油缸，包括立柱和各类千斤顶。其主要功能是实现支架的各种动作，产生液压动力。(3) 控制元部件，包括液压系统操纵阀、单向阀、安全阀等各类阀，以及管路、液压、电控元件等。其主要功能是操作控制支架各液压油缸动作及保证所需的工作特性。图 1-2 掩护式液压支架结构 图 1-3 支撑掩护式液压支架结构(4) 辅助装置，如推移装置、护帮(或挑梁)装置、伸缩梁(或插板)装2置、活动侧护板、防倒防滑装置、连接件等。这些装置是为实现支架的某些动作或功能所必需的装置。1.1.2 液压支架的分类按液压支架在采煤工作面的安置位置来划分，有端头液压支架和中间液压支架。端头液压支架简称端头支架，专门安装在每个采煤工作面的两端。中间液压支架是安装在除工作面端头以外的采煤工作面所有位置的支架。中间液压支架按其结构形式来划分，可分为三种基本类型，即：支撑式、掩护式和支撑掩护式。1.2 液压支架的工作原理液压支架在工作过程中必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来实现完成的。如图 1-5 示1. 升柱当需要支架上升支护顶板时。高压乳化液进入立柱的活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，使与活塞杆相连接的顶梁接触顶板。2. 降柱当需要降柱时，高压液进入立柱的活塞杆腔，另一腔回液，迫使活塞杆下降，于是顶梁脱离顶板。3图 1-5 液压支架工作原理-顶梁 -立柱 -底座 -推移千斤顶 -安全阀 -液控单向阀 、 -操纵阀 -123456789输送机 -乳化液泵 -主供液管 -主回液管10123. 支架和输送机前移支架和运输机的前移，都是由底座上的推移千斤顶来完成的。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移千斤顶的活塞杆腔，另一腔回液，以输送机为支点，缸体 前移，把整个支架拉向煤壁；当需要推运输机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移千斤顶的活塞腔，另一腔回液，以支架为支点，是活塞杆伸出，把运输机推向煤壁。支架的支撑力与时间曲线，称为支架的工作特性曲线，如图 1-6 所示：支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化过程可分为三个阶段-初撑阶段； -增阻阶段； -恒阻阶段； -初撑力； -工作阻力0t1t2t1P2（1）初撑阶段支架在升柱时，高压液进入立柱下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的夜控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初撑阶段 ，0t此时支架对顶板的支撑力为初撑力。支撑式支架的初撑力为(1.1) 32104nPDbcKN4图 1-6 支架的工作特性曲线式中 -支架立柱的缸径， ；Dm-泵站的工作压力， ；bPMPa-支架立柱的数量。n由上式可知，支架初撑力的大小取决于泵站的工作压力，立柱缸径和立柱的数量。合理的初撑力是防止直接顶过早的因下沉而离层、减缓顶板下沉速度、增加其稳定性和保证安全生产的关键。一般采用提高泵站工作压力的办法来提高初撑力，以免立柱的缸径过大。（2）承载增阻阶段支架初撑后，随顶板下沉，立柱下腔压力增加，直到增加到支架的安全阀调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力。此阶段为增阻阶段 。1t（3）恒阻阶段随着顶板压力继续增加，使立柱下腔压力超过支架的安全阀压力调正值时，安全阀打开而溢流，立柱下缩，使顶板压力减小，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整之后，安全阀停止溢流，这样在安全阀调整压力的限制下，压力曲线随时间呈波浪形变化，此阶段为恒阻阶段 。此时2t支架对顶板的支撑力称为工作阻力，它是由支架安全阀的调定压力决定的。5支撑式支架的工作组力为(1.2)32104nPDaKN式中 -支架安全阀的调定压力 ；aPM支架的工作阻力标志着支架的最大承载能力。对于掩护式和支撑掩护式支架，其初撑力和工作阻力的计算还要考虑到立柱倾角的影响因素。支架的工作阻力是支架的一个重要参数，它表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，所以并不能完全反映支架对顶板的支撑能力。因此，常用单位支护面积顶板上所受支架工作阻力值的大小，即支护强度来表示支架的支护性能。即(1.3)310FPqMa式中 支架的支护面积， 。2m1.3 液压支架的支护方式综采工作面的主要生产工序有采煤、移架和推溜。 3 个工序的不同组合顺序，可形成液压支架的 3 种支护方式，从而决定工作面“三机”的不同配套关系。1 即时支护般循环方式为：割煤一移架一推溜，工作面“三机”的配套关系。即时支护的特点是，顶板暴露时间短，梁端距较小。适用于各种顶板条件，是目前应用最广泛的支护方式。2 滞后支护一般循环方式为：割煤一推溜一移架。滞后支护的特点是，支护滞后时间较长，梁端距大，支架顶梁较短。可用于稳定、完整的顶板。63 复合支护般循环方式为：割煤一支架伸出伸缩梁一推溜一收伸缩梁一移架。复合支护的特点是：支护滞后时间短，但增加了反复支撑次数。可适用于各种顶板条件，但支架操作次数增加，不能适应高产高效要求，目前应用较少。1.4 支架选型的基本参数1.4.1 对液压支架的基本要求1. 为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。2. 液压支架要有足够的推溜力和移架力。推溜力一般为 左右；KN10移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为 ,中厚煤层一般为KN150,厚煤层一般为 。KN2501 433. 防矸性能要好。4. 排矸性能要好。5. 要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求。6. 为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。7. 调高范围要大，照明和通讯方便。8. 支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定值。9. 要求支架有足够的刚度，能够承受一定得不均匀载荷和冲击载荷。10. 满足强度条件下，尽可能的减轻支架重量。11. 要易于拆卸，结构要简单。12. 液压元件要可靠。2 液压支架的总体设计2.1 液压支架的选型正确选择液压支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。在具体选择架型时，首先要考虑煤层的顶板条件。表 2-1 是根据国内外液压支架的使用经验，提出了各种顶板条件下适用的架型，它是选择支架的主要依据.由于给定参数中顶底版性质：老顶 I 级、直接顶 2 级，底板平整，无影响支架通过的断层，初步选择为掩护式支架。1 煤层厚度煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。当煤层厚度大于 (软煤层下限，硬煤层上限)时，应选2.58m用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。因此本次设计应选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式支架。2 煤层倾角煤层倾角主要影响支架的稳定性、倾角大时易发生倾倒下滑等现象。当煤层倾角大于 时，应设防滑和调架装置，当倾角超过 时，应105o 18o同时具有防滑防倒装置。给定煤层倾角 ，不用设置防滑和调架装置。o83 底板性质底板承受支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架地做的结构和支撑面积。选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板允许比压（对于砂岩底板，允许比压为,软底板为 左右）MPa16.29. Pa98.04 瓦斯涌出量 对于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。表 2-1老顶级别 I II III IV直接顶级别 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 4支撑式 采高小于2.5m 时支架类型 掩护式掩护式支撑式掩护式掩护式或支撑掩护式掩护式支撑掩护式支撑掩护式支撑或支撑掩护式支撑或支撑掩护式支撑掩护式采高大于2.5m 时支架支护强度 aMP采高12340.2940.343（0.245）0.441（0.343）0.539（0.441）1.3 0.2941.3 0.343（0.245）1.3 0.441（0.343）1.3 0.539（0.441）1.6 0.2941.6 0.3431.6 0.4411.6 0.5392 0.2942 0.3432 0.4412 0.539 应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区单体支柱支护强度采高123.0.1470.2450.3431.3 0.1471.3 0.2451.3 0.3431.6 0.1471.6 0.2451.6 0.343按采空区处理方法确定注：括号内的数字是掩护式支架的支护强度。表中所列支护强度在选用时，可根据本矿情况允许有 5%的波动范围。表中 1.3、1.6、2 分别为 II、III、IV 级老顶的分级增压系数；IV 级老顶只给出最低值 2，选用时可根据本矿实际确定适宜值。2.2 液压支架参数的确定2.2.1 支护强度和工作阻力支护强度取决于顶板性质和煤层厚度。支护强度可根据下列公式估算：（2.1）MPaKHq510式中 K作用与支架上的顶板岩石系数，一般取 。顶板条件好、58周起来压不明显时取下限，否则取上限；H采高， m顶板岩石密度，一般为 Pa7.05放顶煤支架的支护强度一般为 M.支架工作阻力 P 应满足顶板支护强度的要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。（2.2）KNqFp310式中 F支架的支护面积， 可按下式计算2m2.2.2 初撑力初撑力的大小是相对与支架的工作阻力而言，并与顶板的性质有关。较大的初撑力可以使支架较快地达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的 80%；对于稳定顶板，初撑力不宜过大，一般不低于工作阻力的 60%，对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积的垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的 75%。2.2.3 移架力与推溜力移架力与支架结构、吨位、支撑高度、顶板状况是否带压移架等因素有关。一般薄煤层支架的一架力为 ;中等厚度煤层支架为105KN;厚煤层为 。推溜力一般为 .1503KN34105KN2.2.4 支架调高范围支架最大结构高度(2.5)mSMH1.4308.1maxax 支架最小结构高度(2.6).25.2inin式中 、 煤层最大、最小采高maxi伪顶冒落的最大厚度，一般取1S m3.02顶板周期来压时的最大下沉量、移架使支架的下降量和2顶梁上、底座下的浮矸、煤层厚度之和，一般取 5.确定支架的最低高度时还应考虑到井下的允许运输高度。支架的伸缩比（2.7）78.1324minaxHKS值的大小反映了支架对煤层厚度变化的适应能力，其值越大，说明sK支架适应煤层厚度变化的能力越强，采用单伸缩立柱， 值一般为 1.6 左SK右。若进一步提高伸缩比，需采用带机械加长杆的立柱或双伸缩立柱，其值一般为 2.5 左右。薄煤层厚度可达 。由于 又考虑到煤层sKm378.1S厚度较高，初选双伸缩立柱。2.2.5 中心距和宽度的确定支架中心距一般等于工作面一节溜槽长度。目前国内外液压支架中心距大部分采用 .大采高支架为提高稳定性中心距可采用 ，轻型支m51 m75.1架为适应中小煤矿工作面快速搬家的要求，中心距可采用 。因此设计2中预取 1.5m。2.2.6 底座宽度底座是将顶板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；使于人员操作和行走，保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度取 3.5 倍的移架步距一个移架步距为 ，即 左右；支撑掩护式支架的底座长度取 4 倍的移架步距，m6.01.2即 左右。 422.3 采煤机、液压支架和输送机的配套2.3.1 采煤机、液压支架和输送机的配套综采工作面采煤机、液压支架和输送机之间在性能参数、结构参数、空间尺寸及相互连接等方面，有着严格的配套要求，以保证综采工作面的最大生产能力和安全生产的要求。（1）生产能力的配套（2）性能配套（3）几何关系的配套2.3.2 其他附属设备的配套煤层倾角大于 时，采用链牵引的采煤机应设置防滑装置；当倾角大于10o时应安装防滑绞车，输送机应设置防滑锚固装置，支架也应有防倒防滑和调16o架装置；而对于大采高工作面设备，煤层倾角大于 时，即应设防滑装置。10o落煤块度过大时，工作面转载机上应设置破碎装置。本设计采用配套 液压支架 北京煤机厂42/3Y采煤机 02MG刮板运输机： 6/7SZ2.4 四连杆机构设计2.4.1 四连杆机构的作用四连杆机构是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一。其作用概括起来主要有两个：其一是当支架由高到低变化时，借助四连杆机构使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似双纽线，从而使支架顶梁前端点与煤壁间距离的变化大大减小，提高了管理顶板的性能；其二是使支架能承受较大的水平力。 为了掌握四连杆机构的设计方法，必须正确理解四连杆机构的作用。下面通过四连杆机构动作过程的几何特征进一步阐述其作用。这些特征是四连杆动作过程的必然结果。1.支架高度在最大和最小范围内变化时，顶梁端点运动轨迹的最大宽度，最好为 以下；70em302.支架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角 和后连杆与p底平面的夹角 ，应满足如下要求：Q支架在最高位置时， ， ；支架在最低位置时，oP625oQ857为有利于矸石下滑，防止矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知，要求 ，如果刚和矸石的摩擦系数 ，则 ，为了安全WtgP0.3WoP7.16可靠，最低工作位置应使 为宜。而 角主要考虑后连杆底部距底板op25要有一定距离，防止支架后部冒落岩石卡住后连杆，使支架不能下降。一般取 ,在特殊情况下需要角度较小时,可提高后连杆下铰点的高oQ352度；3.掩护梁与顶梁铰点和瞬心中心间的只限于水平线夹角 ,满足。原因是 角直接影响支架承受附加力的数值大小。0.35tg4.应取顶梁前端点运动轨迹双纽线向前凸的一段为支架工作段，如图22 所示的 h 段。图 22 所示其原因为当顶板来压时，立柱让压下缩，使顶梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向采空区。同时底板防止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶梁前端的支护力，防止顶梁前端上方顶板冒落，并且使底座前端比压减小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相应减小，所以减轻了掩护梁的外负荷。2.4.2 用优选设计法设计四连杆机构目标函数的确定：令支架由高到低时，顶梁前端运动轨迹近似呈斜线；这样比用直线作为目标函数的双纽线的上半部分要长。四连杆机构的设计通过程序来计算和验证，程序编制如下所示：Private Sub Command1_Click()Dim h1, h2 As Double 支架最高，最低计算高度Dim p1 As Double 支架在最高位置时，顶梁与掩护梁夹角Dim q1 As Double 支架在最高位置时，后连杆与底座平面夹角Dim i As Double 后连杆与掩护梁的比值Dim i1 As Double 前后连杆上铰点之距与掩护梁的比值Dim g As Double 掩护梁长度Dim a As Double 后连杆长度Dim b As Double 前后连杆上铰点之距Dim f As Double 前连杆上铰点至掩护梁上铰点之距Dim b1, b2, b3 As DoubleDim c As Double 前连杆长度Dim d As Double 前连杆下铰点高度Dim e As Double 前后连赶下铰点在底座上的投影距离Dim a1, q2, o1, l As DoubleDim s As Doubleh1 = Val(Text1.Text)h2 = Val(Text2.Text)For p1 = 0.91 To 1.08 Step 0.034For q1 = 1.31 To 1.48 Step 0.034For i = 0.61 To 0.82 Step 0.042For i1 = 0.22 To 0.3 Step 0.02g = h1 / (Sin(p1) + i * Sin(q1)a = i * gb = i1 * gf = g - be1 = g * Cos(p1) - a * Cos(q1)X1 = f * Cos(p1)Y1 = h1 - f * Sin(p1)q2 = 0.436p2 = Atn(Sqr(Abs(g * g - (e1 + a * Cos(q2) 2) / (e1 + a * Cos(q2)X2 = f * Cos(p2)Y2 = b * Sin(p2) + a * Sin(q2)p3 = 3.14 / 2 - Atn(a / g) - Atn(e1 / Sqr(g * g + a * a - e1 * e1)q3 = 3.14 / 2 - p3x3 = f * Cos(p3)y3 = b * Sin(p3) + a * Sin(q3)m = x3 * x3 - X1 * X1 + y3 * y3 - Y1 * Y1n = X2 * X2 - x3 * x3 + Y2 * Y2 - y3 * y3t = 2 * (x3 - X1) * (Y2 - y3) - (y3 - Y1) * (X2 - x3)xc = (m * (Y2 - y3) - n * (y3 - Y1) / tyc = (n * (x3 - X1) - m * (X2 - x3) / tc = Sqr(X1 - xc) 2 + (Y1 - yc) 2)o = c / aIf o 0.9 And o 0 And d 45.2 前梁强度校核5.2.1 前梁受力情况假定前梁千斤顶缸体内径先按下表标准取为 125m表 5-250 63 80 100 110 125 140 (145)200 (210) 220 (230) 250则前梁千斤顶的支撑力为：（5.2）2230.15.4aFDPKN8.3图 5-1前梁前端受一集中载荷 P，其受力图如上图所示：前端集中载荷为： KNp130256.在断面 A-A 处的弯矩为： mM4.).(130前梁做成变断面箱形结构，A-A 断面如下图所示：图 5-2 A-A 断面5.2.2 前梁强度计算(1) 形心位置各板件的计算数据如下表所示：表 5-3件号 1 2 3 4 5数量面积形心位置惯性矩11380.511.62169340112317.51027419.5422044891024结构件的形心位置为：（5.3） Fync)(cm25.1487213689.5.95.013(2) 惯性矩（5.4）)(2yJcnn= )25.19(63405.10386.1+ +)25.19(7420)5.17(2310 =537909485cm(3) 弯曲应力（5.5）JMyc)3(= 53790)2.18(4.12/15.698cmN(4) 安全系数钢板材料选取 16Mn， 254/Ncm（5.6）51.69823sn5.3 主顶梁强度校核5.3.1 主顶梁受力情况假设前梁失去作用，主顶梁受一集中载荷，其受力图如下图所示：由上面求出 为 3279.3KN，距离铰接点 1661mm,最大弯矩为AP160.4cos8(2.6541.)mKN7图 5-3 主顶梁受力情况图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 5-45.3.2 主顶梁强度计算（1）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：（5.7）=()ncFy 9.15249.18274.67328.0139 1.4302.1952.1532.13718.2 .7486.9cm4.0表 5-4件号 1 2 3 4 5 6 7 8 9数量nF2cmny2nj4cm1139.20.829.7273.62.431.4227.811.91404.8452.211.95268218.8111107.4237.121.25447.7235.221.25166225.921.23804130.411.2914.5(2) 惯性矩（5.8）)(2yFJcnn )46.102(.734.16.108.397. 2)46.109(2.5684).109(8.27140 2237.6. ).(35.24cm(3) 弯曲应力（5.9）JyMc)2(548)6.10(7.162/349cmN(4) 安全系数钢板材料选取 16Mn， 235/sc0.1496sn5.4 掩护梁强度校核5.4.1 掩护梁受力情况由前面已经求出在掩护梁上前后连杆的销轴处受力为 2725.9KN 和2096.89KN，其受力图如下图所示：图 5-5 掩护梁受力图最大弯矩发生在前连杆处，其值为： mKNM7.1460sin89.2671.0最大弯矩处的断面表示如下图所示：图 5-65.4.2 掩护梁强度计算(1) 形心位置各板件记算数据如下表所示：表 5-5件号 1 2 3 4 5数量 1 1 1 4 2nF2cm156 150 175 18 39y0.6 4.4 14.8 14 27nJ4c17.2 673.5 2960.1 249.4 14.2结构件的形心位置：（5.10）Fync)(= 148.754.106.5 239239cm.47(2) 惯性矩（5.11）2()nncJFy)23.104(5.673.105.7898496)2.(.2.cm(3) 弯曲应力 JMyc)0(5146.70(31.2)89298.76/Ncm(4) 安全系数钢板材料选取 ，n162345/sc35.98.7sn5.5 底座强度校核5.5.1 底座受力情况底座受力如下图所示：图 5-7图中立柱的压力以及前后连杆的拉力或压力在前面已经算出由 得：0M16.4cos8(157)160.4sin82016.4cos1587oP.in2.9375.93/cs920 KN9.17083/.56930/)1.584.1 624421746( 最大弯矩发生在前柱窝处，最大弯矩为： mPM.(max最大弯矩处截面如下图所示：图 5-85.5.2 底座强度校核(1) 形心位置各板件的计算数据列于下表：表 5-6序号 1 2 3数量 2 6 1nFcm281 93 270Y34 17.5 1nJc430.3 7447.75 90结构件形心的位置： Fync)(= 27093681215.4m7.5(2) 惯性矩 )(2yJcnn= 7.159375.46)7.1534(8.02)9209cm(3) 弯曲应力=JMyc)5(51047.6(31.7).294195.3/Ncm(4) 安全系数钢板材料选取 16Mn， 2/345cmNs72.19534sn5.6 立柱强度的校核5.6.1 立柱稳定性校核油缸的稳定性校核（参考机械工业出版社的机械工业设计手册 （5） ）一根受压的直杆，在起负载力 超过稳定临界力 时，就不能保持其原有PkP直线状态下的平衡而失稳。所以，液压缸的稳定性条件为：（5.21）kKPN式中： 活柱最大推力， ： 液压缸稳定临界力， ；k N稳定安全系数，一般取 。n24kn液压缸的稳定临界力值与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度及其两端支撑状况等因素有关。由于缸体的刚度大都大于活塞杆的刚度，而且缸体在理论上不承受负载的轴向压力，故液压缸的稳定性主要取决于活塞杆的条件。如果液压缸在压缩工况下的最大挠度（ 的位置）发生在由导向中max心偏向活塞杆一侧（ ）时，液压缸的稳定临界力可按等截面杆（截面1xl等于活塞杆截面）来考虑。若是最大挠度点偏向缸体一侧（ ） ，则应按1xl不等截面阶梯杆来计算。判别最大挠度点位置的 值可由下面的公式求得：x（5.22）11280EJJxP式中： 活塞杆断面惯性矩， 。1J4cm立柱的基本参数如下： 890.2mKN（5.23）44412()(71).666dJ c式中： 立柱活柱的外径， ；1c立柱活柱的内径， 。2dm活塞杆头部到最大挠度处的距离，一般来说挠度最大处发生在1l活塞杆与缸体的交接处，即导向套处。但支撑高度为最大时，机械加长杆利用全部 3 段加长段。支撑高度 上连接销轴到顶梁上顶面的距离 下连接销轴到底1l座下底面距离 缸体长度1260829501ml8 13.60.14.2x ml所以，液压缸的稳定临界力可按等截面来考虑。计算柔度： li式中： 活塞杆计算柔度；长度折合系数，由于立柱两端支撑，所以取 1活塞杆计算长度， ；l 2601820l m活塞杆横断面的回转半径，i（5.25）411229.35617044JJiAd 柔性系数，查表 4-5 得 ， （材料： ）12,12027SiMn8056所以，活塞杆不会失稳,只抗拉强度不足而损坏。故只需进行强度校核。6 液压系统6.1 液压支架的液压系统的简介液压支架由不同数量的立柱和千斤顶组成，采用不同的操纵阀实现升柱、降柱、移架、推溜等动作。虽然支架的液压缸（立柱和千斤顶）种类、数量很多，但其液压系统都是采用多执行元件的并联系统。6.1.1 液压支架传动系统的基本要求对于液压支架的传动装置，应具有以下基本要求：采用结构简单，