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掩护式液压支架设计【5张CAD图纸和毕业论文】

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前端连杆-A2.dwg

底座-A0.dwg

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掩护式液压支架装配图-A0.dwg

液压系统原理图-A2.dwg

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关键词：: 全套CAD图纸和毕业论文掩护液压支架设计全套 cad 图纸以及毕业论文

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摘要

液压支架广泛应用于现代长壁采煤工作面上。它不但能够支撑顶板、推进工作面刮板输送机、自行前移，而且能够为井下联合采煤作业提供一个安全的环境。本次设计的内容是掩护式液压支架，包括主缸方案选择、顶端梁、底座、护帮板、四连杆机构、支柱等的结构设计与计算以及强度校核等。该支架采用传统的四连杆结构，四连杆机构是液压支架设计的难点与重点，直接关系到液压支架的使用质量；采用整体顶端梁和底座。

本文介绍了掩护式液压支架的发展现状、分析了其组成及原理，随后提出了设计方案；在设计过程中，着重对顶端梁、掩护梁、底座、和主缸以及四连杆机构进行了分析和设计。对重要结构件如顶端梁、底座和主缸等进行受力分析、强度和刚度校核。最后，采用AutoCAD制图软件绘制了其装配图及主要零件图。

关键词：掩护式；液压支架；顶端梁；设计校核

Abstract

The four connecting rod mechanism, and the strength check and so on. The support adopts the traditional four connecting rod structure, and the four connecting rod mechanism is the difficulty and focus of the hydraulic support design, which directly relates to the quality of the use of the hydraulic support; it adopts the whole top beam and the base.

This paper introduces the development status of shield type hydraulic support, analyzes its composition and principle, and then puts forward the design scheme. In the process of design, it focuses on the analysis and design of the top beam, cover beam, base, main cylinder and four connecting rod mechanism. The stress analysis, strength and stiffness check of important structural parts, such as top beam, base and main cylinder, are carried out. Finally, the assembly drawing and main parts drawing are plotted with AutoCAD drawing software.

Key words: Shield, Hydraulic support, Top beam, Design and check.

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1　研究背景及意义 1

1.2　国内外研究现状 1

1.3　本课题主要研究内容 2

第2章　总体方案设计 3

2.1　设计要求及参数选择 3

2.2　常用掩护式液压支架分析 3

2.2.1构成及特点分析 3

2.2.2工作原理分析 4

2.3　总体方案确定 5

第3章　整体参数计算及结构设计 6

3.1基本参数确定 6

3.1.1高度和伸缩比 6

3.1.2间距和宽度 6

3.1.3底座长度的确定 7

3.1.4顶端梁长度的确定 7

3.2四连杆机构的确定 8

3.2.1四连杆机构设计的要求 8

3.2.2四连杆机构的设计 9

3.3　本章小结 11

第4章　主要构件的设计 12

4.1 顶端梁 12

4.1.1结构型式 12

4.1.2顶端梁结构和断面形状 13

4.2侧护板 14

4.3 底座 15

4.4推移装置 15

4.5主缸的设计 16

4.5.1 主缸的类型 16

4.5.2 主缸的结构 16

4.5.3 主缸的设计及强度校核 17

4.5.4 活塞杆及强度校核 20

4.6 拟订液压系统 24

4.7　本章小结 25

第5章受力分析与强度校核 26

5.1 支架的受力分析与计算 26

5.1.1支架整体受力分析 26

5.1.2 顶端梁受力分析与计算 26

5.1.3 底座受力分析与计算 29

5.2 顶端梁和底座的载荷分布 30

5.2.1 顶端梁的载荷分布 30

5.2.2 支护强度计算 32

5.2.3 底座接触比压计算 32

5.3支架的强度校核 33

5.3.1强度计算条件 33

5.3.2强度校核 35

结论 40

参考文献 41

致谢 42

第1章绪论

1.1　研究背景及意义

在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。而用于煤矿回采工作面的支护设备，经历了木支柱，金属磨擦支柱，单体液压支柱，液压支架等几个发展阶段。目前使用较多的则是液压支架。

采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约为综采设备总重量的80%-90%，其费用约占综采设备总费用的60%-70%。因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。

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掩护式液压支架装配图-A0.png

液压系统原理图-A2.png

底座-A0.png

护板-A2.png

前端连杆-A2.png

内容简介：: 黑龙江工业学院本科毕业论文设计（论文）开题报告论文题目：掩护式液压支架设计专业：指导教师：学生姓名：学号：毕业时间：2018年3月黑龙江工业学院教务处制一、选题依据（目的、意义、国内外研究现状、学术准备情况、研究思路及方法）1、目的、意义在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。而用于煤矿回采工作面的支护设备，经历了木支柱，金属磨擦支柱，单体液压支柱，液压支架等几个发展阶段。目前使用较多的则是液压支架。采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约为综采设备总重量的80%-90%，其费用约占综采设备总费用的60%-70%。因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。2、国内外研究现状综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。80年代末以来，世界主要产煤国家高产高效综采技术迅速发展，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。综采工作面高产高效纪录不断刷新，综采装备新技术层出不穷。均年产145.4万t洗精煤，平均工效274t(工*d)，工作面搬家(包括设备安装)时间平均684人工/面。工作面平均长度240 m，最大长度335m。 1994年平均班产进一步提高，其中，前10个工作面年平均班产达到5998t洗精煤，相当于年产400万t以上的水平。沙莫罗克公司(SHAMR0CK)的被克佛克矿在123个小班中产煤166万t，相当于月产83万t；塞普路斯阿马克斯煤炭公司卡姆博兰德矿1995年6月达到月产洗精煤57.3万t的纪录，阿科煤炭公司的西皮庇矿1994年11月创造了日产4.5万t的世界纪录，当月产量50余万t。美国1994年共有80个长壁工作面，其中有70个工作面是电液控制的工作面，占87.5，使用两柱掩护式支架73套，四柱支撑掩护式支架7套，两柱掩护式支架占91.25，支架工作阻力大部分在70008000 kN，最大的两柱掩护式支架工作阻力达到9800kN。普遍装备大功率电牵引重型采煤机组和大功率、大运量、高可靠性刮板输送机。澳大利亚近10年来综采发展很快，综采工作面数量从1980年的3个增加到1994年的25个，井工效率达到17.71t工。科迪尔克斯矿和巴波尼矿的综采工作面年产量已超过300万t。为使综采产量持续增长，近几年来澳大利亚采取了一系列措施，包括改革劳动制度，采用各种新设备、新技术，综采工作面优选世界各国最先进的重型高效装备，实现一井一面，集中化生产。英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其自然煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面的纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机械公司主要集中在德国和英国。近年来，由于国际采矿业市场的不景气和激烈竞争，导致各公司的相互兼并，形成几个大跨国公司。为占领市场，各公司不断开发新技术、新产品。1.3.2国内研究现状我国在五十年代开始从国外引进注浆泵，直到二十世纪八十年代，才较大范围的推广使用注浆泵目前，国内注浆泵生产企业有十余家，总生产能力600辆，主要集中在中联重工三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特5个企业，产量占全行业的95%泵车的型号也有多种，泵送高度从20多米到50多米，国内目前生产的注浆泵车多集中在37m以下“我国虽然起步较晚，但发展相当迅速，借鉴欧洲技术自主开发”目前国内占主导地位的泵送液压系统有3种，一种是主要由三一重工所采用全液压液控换向系统；第二种是采用电信号换向，主要为中联重科采用；第三种是主要用在泵车上的闭式系统，换向冲击小，但成本比较高。3、学术准备情况目前,国内用于厚煤层的重型放顶煤液压支架技术趋于成熟,但因其重量大、成本高，并不适合中小煤矿广泛使用，而轻型低位放顶煤液压支架还存在一些普遍的问题，主要表现在采用四连杆机构,结构复杂,后部空间小,重量较大，承受水平力能力弱;当顶梁上部压力的合力作用点前移至前立柱之前时,则会使后立柱受拉,而后立柱又是单作用油缸,只能承受压力,因而后立柱的作用往往失效,致使顶梁有低头前倾趋势;目前,常用放顶煤液压支架掩护梁形式易造成较薄顶煤的混矸,而且安装于掩护梁上的长尾梁机构的尾梁两侧也易混煤混矸;前探梁容易产生伸缩卡阻。要避免上述问题，系统中需要着重解决的关键技术有：（1）能有效的控制顶板。具体有这些要求：能适应顶板下沉、来压及冒落的特性；能防支架前方与上方冒顶；不应出现陷底而影响性能与移架。（2）保证安全的工作空间。具体要求如下：有宽敞的工作空间；能很好的防矸、排矸；能良好的通风、照明、通讯、防尘、防火。（3）应该适应煤层地址条件变化。要求支架有足够的调高范围；适应不平顶底板、台阶和断层等条件；适应煤层倾角变化。（4）能够保证正常的生产循环。也就是说应保证正常移架、推溜；能与采煤、运输等工艺准确配合；运输，安装，搬家方便；还得便于维修。（5）最后对于投资者来说，应该保证初期投资低、维修费用低。4、本选题研究思路及方法（1）完成学位课与非学位课学习的同时，进行市场调研，对掩护式液压支架设计作初步了解。（2）查阅资料，了解掩护式液压支架设计的国内外发展现状。（3）分析已有掩护式液压支架设计结构的部分设计。（4）对现有方案进行分析和提炼，分析其优缺点。（5）开始具体设计工作。（6）撰写论文。二、论文结构框架1、论文提纲第1章绪论1.1研究背景及意义1.2国内外研究现状1.3本课题主要研究内容第2章总体方案设计2.1设计要求及参数选择2.2常用掩护式液压支架分析2.3总体方案确定第3章整体参数计算及结构设计3.1基本参数确定3.2四连杆机构的确定第4章主要构件的设计4.1 顶端梁4.2侧护板4.3 底座4.4推移装置4.5主缸的设计4.6 拟订液压系统第5章受力分析与强度校核5.1 支架的受力分析与计算5.2 顶端梁和底座的载荷分布5.3支架的强度校核2、参考文献【1】丁绍南：采煤工作面液压支架设计世界图书出版社，1992.3【2】张家鉴、陈享文、依长德：液压支架煤炭工业出版社， 1992.2【3】谢锡纯、李晓豁：矿山机械与设备中国矿业大学出版社， 2000.5【4】杨振复、罗恩波：放顶煤开采技术与放顶煤液压支架煤炭工业出版社，1994.8【5】刘德喜：采掘机械煤炭工业出版社， 1994.3【6】Hiroshi Kobayashi Hidetoshi Suzuki.Development of a New Shoulder Mechanism for a Muscle SuitR.Department of Mechanical Engineering Science University of Tokyo，2004.三、论文写作安排2017年12月2018年3月准备课题阶段：学习当今掩护式液压支架，查阅国内外的资料，对康复机器人作初步了解。2018年3月除课题前期阶段：课题方案设计，拟写开题报告，开题。2018年3月2018年4月处课题中期阶段：开始具体课题研究工作，根据已有掩护式液压支架结构部分设计。2018年4月课题后期阶段：对掩护式液压支架进行受力分析强度校核。2018年5月上旬结束课题阶段：整理相关资料，撰写论文，准备进行毕业论文答辩。2018年5月下旬论文答辩阶段四、审核意见指导教师意见： 1、通过 2、完善后通过 3、未通过指导教师（签字）年月日系部（专业）意见： 1、通过 2、完善后通过 3、未通过负责人（签字）年月日5 本科毕业设计（论文）论文题目：掩护式液压支架设计专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：答辩日期：机械工程系本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：2018年月日摘要液压支架广泛应用于现代长壁采煤工作面上。它不但能够支撑顶板、推进工作面刮板输送机、自行前移，而且能够为井下联合采煤作业提供一个安全的环境。本次设计的内容是掩护式液压支架，包括主缸方案选择、顶端梁、底座、护帮板、四连杆机构、支柱等的结构设计与计算以及强度校核等。该支架采用传统的四连杆结构，四连杆机构是液压支架设计的难点与重点，直接关系到液压支架的使用质量；采用整体顶端梁和底座。本文介绍了掩护式液压支架的发展现状、分析了其组成及原理，随后提出了设计方案；在设计过程中，着重对顶端梁、掩护梁、底座、和主缸以及四连杆机构进行了分析和设计。对重要结构件如顶端梁、底座和主缸等进行受力分析、强度和刚度校核。最后，采用AutoCAD制图软件绘制了其装配图及主要零件图。关键词：掩护式；液压支架；顶端梁；设计校核I- I -中文摘要AbstractThe four connecting rod mechanism, and the strength check and so on. The support adopts the traditional four connecting rod structure, and the four connecting rod mechanism is the difficulty and focus of the hydraulic support design, which directly relates to the quality of the use of the hydraulic support; it adopts the whole top beam and the base.This paper introduces the development status of shield type hydraulic support, analyzes its composition and principle, and then puts forward the design scheme. In the process of design, it focuses on the analysis and design of the top beam, cover beam, base, main cylinder and four connecting rod mechanism. The stress analysis, strength and stiffness check of important structural parts, such as top beam, base and main cylinder, are carried out. Finally, the assembly drawing and main parts drawing are plotted with AutoCAD drawing software.Key words: Shield, Hydraulic support, Top beam, Design and check.III- III -目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1研究背景及意义11.2国内外研究现状11.3本课题主要研究内容2第2章总体方案设计32.1设计要求及参数选择32.2常用掩护式液压支架分析32.2.1构成及特点分析32.2.2工作原理分析42.3总体方案确定5第3章整体参数计算及结构设计63.1基本参数确定63.1.1高度和伸缩比63.1.2间距和宽度63.1.3底座长度的确定73.1.4顶端梁长度的确定73.2四连杆机构的确定83.2.1四连杆机构设计的要求83.2.2四连杆机构的设计93.3本章小结11第4章主要构件的设计124.1 顶端梁124.1.1结构型式124.1.2顶端梁结构和断面形状134.2侧护板144.3 底座154.4推移装置154.5主缸的设计164.5.1 主缸的类型164.5.2 主缸的结构164.5.3 主缸的设计及强度校核174.5.4 活塞杆及强度校核204.6 拟订液压系统244.7本章小结25第5章受力分析与强度校核265.1 支架的受力分析与计算265.1.1支架整体受力分析265.1.2 顶端梁受力分析与计算265.1.3 底座受力分析与计算295.2 顶端梁和底座的载荷分布305.2.1 顶端梁的载荷分布305.2.2 支护强度计算325.2.3 底座接触比压计算325.3支架的强度校核335.3.1强度计算条件335.3.2强度校核35结论40参考文献41致谢42V- V -第1章绪论1.1研究背景及意义在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工作人员的安全和各项作业的正常进行，必须对顶板进行支护。而用于煤矿回采工作面的支护设备，经历了木支柱，金属磨擦支柱，单体液压支柱，液压支架等几个发展阶段。目前使用较多的则是液压支架。采煤综合机械化，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略措施。综合机械化采煤不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻繁重的体力劳动，改善工人的作业环境，保护工人的生命安全，是煤炭工业技术的发展方向。我国综采技术日趋成熟，不但生产水平，而且工艺水平已进入世界先进行列。液压支架作为综合机械化采煤的关键设备之一，其重量约为综采设备总重量的80%-90%，其费用约占综采设备总费用的60%-70%。因此，为了降低成本，提高采煤的经济效益，世界各产煤大国都一直在积极地开展液压支架的研究。1.2国内外研究现状综合机械化采煤是煤矿开采技术现代化的重要标志。80年代末以来，世界主要产煤国家高产高效综采技术迅速发展，特别是美国、澳大利亚、德国、英国和南非发展最快。综采工作面高产高效纪录不断刷新，综采装备新技术层出不穷。均年产145.4万t洗精煤，平均工效274t(工*d)，工作面搬家(包括设备安装)时间平均684人工/面。工作面平均长度240 m，最大长度335m。 1994年平均班产进一步提高，其中，前10个工作面年平均班产达到5998t洗精煤，相当于年产400万t以上的水平。沙莫罗克公司(SHAMR0CK)的被克佛克矿在123个小班中产煤166万t，相当于月产83万t；塞普路斯阿马克斯煤炭公司卡姆博兰德矿1995年6月达到月产洗精煤57.3万t的纪录，阿科煤炭公司的西皮庇矿1994年11月创造了日产4.5万t的世界纪录，当月产量50余万t。美国1994年共有80个长壁工作面，其中有70个工作面是电液控制的工作面，占87.5，使用两柱掩护式支架73套，四柱支撑掩护式支架7套，两柱掩护式支架占91.25，支架工作阻力大部分在70008000 kN，最大的两柱掩护式支架工作阻力达到9800kN。普遍装备大功率电牵引重型采煤机组和大功率、大运量、高可靠性刮板输送机。澳大利亚近10年来综采发展很快，综采工作面数量从1980年的3个增加到1994年的25个，井工效率达到17.71t工。科迪尔克斯矿和巴波尼矿的综采工作面年产量已超过300万t。为使综采产量持续增长，近几年来澳大利亚采取了一系列措施，包括改革劳动制度，采用各种新设备、新技术，综采工作面优选世界各国最先进的重型高效装备，实现一井一面，集中化生产。英国和德国是世界上综采技术装备最先进的国家，由于受其自然煤层赋存条件的限制，其高产高效工作面的纪录不如美国和澳大利亚，但世界著名的采煤机械公司主要集中在德国和英国。近年来，由于国际采矿业市场的不景气和激烈竞争，导致各公司的相互兼并，形成几个大跨国公司。为占领市场，各公司不断开发新技术、新产品。1.3.2国内研究现状我国在五十年代开始从国外引进注浆泵，直到二十世纪八十年代，才较大范围的推广使用注浆泵目前，国内注浆泵生产企业有十余家，总生产能力600辆，主要集中在中联重工三一重工、辽宁海诺、安徽星马、上海普斯特5个企业，产量占全行业的95%泵车的型号也有多种，泵送高度从20多米到50多米，国内目前生产的注浆泵车多集中在37m以下“我国虽然起步较晚，但发展相当迅速，借鉴欧洲技术自主开发”目前国内占主导地位的泵送液压系统有3种，一种是主要由三一重工所采用全液压液控换向系统；第二种是采用电信号换向，主要为中联重科采用；第三种是主要用在泵车上的闭式系统，换向冲击小，但成本比较高。1.3本课题主要研究内容我国目前存在大量3.55.5m厚煤层，特别是中小矿井，希望有一种结构简单、轻型、适应能力强的放顶煤液压支架来开采这类煤层，这便是我们做这次设计的初衷，期待着我国的煤炭产量更上一层楼，同时也希望我国的煤矿工人的生活更加美好，课题主要完成的工作内容：（1）液压支架的应用研究；（2）机械结构设计与计算；（3）机械结构强度校核计算；（4）绘制装配图、零件图。- 51 -第2章总体方案设计2.1设计要求及参数选择本次要求设计掩护式液压支架，选定参数如下：（1）要求工作阻力350t；（2）最小采高2.5m；（3）最大采高4.7m。2.2常用掩护式液压支架分析2.2.1构成及特点分析掩护式液压支架其主要由前梁、主梁、掩护梁和侧护板、底座、前后连杆、前梁油缸、推移油缸、操纵阀等组成。图2-1 掩护式液压支架结构它的结构特点是：有一个较宽的掩护梁以挡住采空区矸石进入作业空间，其掩护梁的上端与顶端梁铰接，下端通过前后连杆与底座连接。底座、前后连杆和掩护梁形成四连杆机构，以保持稳定的梁端距和承受水平推力。主缸的支撑力间接作用与顶端梁或直接作用与顶端梁上。掩护式支架的主缸较少，除少数掩护式支架1根主缸外，一般都是一排2根主缸。这种支架的主缸都为倾斜布置，以增加支架的调高范围，支架的两侧有活动侧护板，可以把架间密封。通常顶端梁较短，一般为左右。掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶端梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶端梁短，主缸倾斜布置，故作业空间和通风断面小。由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定或中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。2.2.2工作原理分析液压支架在工作过程，必须具备升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站提供的高压乳化液通过工作性质不同的几个液压缸来完成的，如图2-4所示。升柱：当需要液压支架上升支护顶板时，高压乳化液进入主缸的下活塞腔，另一腔回液，推动活塞上升，是与活塞杆相连的顶端梁紧紧接触顶板。降柱：当需要降柱时，高压乳化液进入主缸的上活塞腔，另一腔回液，推动活塞下降，顶端梁脱离接触接触顶板。支架和输送机前移：支架和输送机的前移都是由底座上的推移油缸来完成。当需要支架前移时，先降柱卸载，然后高压液进入推移油缸的活塞杆腔，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；当需要推移输送机时，支架支撑顶板后，高压液进入推移油缸下腔，另一腔回液，以支架为支点，使活塞杆伸出，把输送机推向煤壁。图2-4 液压支架工作原理1 输送机；2 推移千斤顶；3 立柱；4 安全阀；5 液控单向阀；6 操纵阀2.3总体方案确定目前，国内用于厚煤层的重型放顶煤液压支架技术趋于成熟，但因其重量大、成本高，并不适合中小煤矿广泛使用，而轻型低位放顶煤液压支架还存在一些普遍的问题，经过大量调研结合上述对常用掩护式液压支架的分析本次设计的液压支架采用四连杆结构。第3章整体参数计算及结构设计3.1基本参数确定3.1.1高度和伸缩比一般应首先确定支架适用煤层的平均采高，然后确定支架高度。由于我国急斜煤层煤层厚度都比较大，煤层厚度在2080m之间，所以按厚煤层高度的确定原则来确定该放顶煤液压支架的高度。（200300）（3-1）（300400）（3-2）式中：支架最大高度（mm）；支架最小高度（mm）；最大采高（mm）；最小采高（mm）。本设计最大采高4500mm，取支架最大高度45002004700mm本设计最小采高2800mm，取支架最小高度28003002500mm支架最大高度与最小高度之差为支架的调高范围。支架的伸缩比指其最大高度与最小高度之比值。即： (3-3)代入有关数据，得m=1.883.1.2间距和宽度所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。按下式计算：（3-4）式中：支架间距（支架中心距）；每架支架顶端梁总长度；相邻支架（或框架）顶端梁之间的间隙；n每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式支架n =1；整体迈步式支架n =2；节式迈步支架，n =支架节数。支架间距要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移油缸都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上油缸连结块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m，油缸连结块位置在溜槽中长的中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距一般为1.5m。大采高支架为提高稳定性中心距可采用1.75m，轻型支架为适应中小煤矿工作面快速搬家的要求，中心距可采用1.25m。本次设计取支架的中心距为1.5m。支架宽度是指顶端梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输、安装和调架要求。支架顶端梁一般装有活动侧护板，侧护板行程一般为170mm200mm。本次设计取支架顶端梁的最小宽度为1400mm，最大宽度为1570mm，亦即顶端梁侧护板侧推油缸的行程取170mm。3.1.3底座长度的确定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主缸、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走；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0.6m），即2.1m左右，支撑掩护式支架的底座长度取4倍的移架步距，即2.4m左右。在这里取底座长度为2.5m。3.1.4顶端梁长度的确定根据支架工作方式和设备配套尺寸来确定顶端梁长度。（1）支架工作方式对支架顶端梁长度的影响支架工作方式对支架顶端梁长度有很大影响。先移架后推溜方式（又称及时支护方式）要求顶端梁有较大长度；先推溜后移架方式（又称滞后支护方式）要求顶端梁长度较小。这是因为采用先移架后推溜的工作方式时，支架要超前输送机一个步距，以便采煤机过后，支架能及时前移，支控新暴露的顶板，做到及时支护，因此，先移架后推溜时顶端梁长度要比先推溜后移架时的顶端梁长度要长一个步距，一般为600 mm 。这里，采用滞后支护方式。（2）顶端梁长度计算顶端梁长度=配套尺寸+底座长度+ -+300+掩护梁与顶端梁铰点至顶端梁后端点之距（mm） (3-5)式中配套尺寸参考原煤炭部煤炭科学研究院编制的综采设备配套图册确定；底座长度底座前端至后连杆下铰点之距e 支架由高到低顶端梁前端点最大变化距离；、支架在最高位置时，分别为后连杆和掩护梁与水平面的夹角。经计算的支架顶端梁长度为3000mm。3.2四连杆机构的确定3.2.1四连杆机构设计的要求（1）支架高度在最大和最小范围内变化时，如图3-1所示，顶端梁端点运动轨迹的最大宽度应小于或等于70mm，最好为30mm以下。（2）支架在最高位置时和最低位置时，顶端梁与掩护梁的夹角和后连杆与底平面的夹角，如图3-1所示，应满足如下要求：支架在最高位置时，5262，7585；支架在最低位置时，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，如果钢和矸石的摩擦系数=0.3，则=16.7。为了安全可靠，最低工作位置应使25为宜。而角主要考虑后连杆底部距底板要有一定距离，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2530，在特殊情况下需要角度较小时，可提高后连杆下铰点的高度。（3）从图3-1中可知，掩护梁与顶端梁铰点和瞬时中心O之间的连线与水平线夹角为。设计时，要使角满足的范围，其原因是角直接影响支架承受附加力的数值大小。（4）应取顶端梁前端点运动轨迹双扭线向前凸的一段为支架工作段，如图3-1所示的段。其原因为当顶板来压时，主缸让压下缩，使顶端梁有向前移的趋势，可防止岩石向后移动，又可以使作用在顶端梁上的摩擦力指向采空区。同时底板阻止底座向后移，使整个支架产生顺时针转动的趋势，从而增加了顶端梁前端的支护力，防止顶端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。从以上分析可知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的运动轨迹时，应尽量使值减小，取双扭线向前凸的一段为支架工作段。所以，当已知掩护梁和后连杆的长度后，从这个观点出发，在设计时只要把掩护梁和后连杆简化成曲柄滑块机构，运用作图法就可以了，如图3-2。3.2.2四连杆机构的设计四连杆机构的设计的主要方法有：直接求解法、解析法、几何作图法等。本设计鉴于各种方法的优缺点，采用了几何作图法的方式来求解。（1）确定掩护梁上铰点至顶端梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距。一般按同类型支架用类比法来确定。取掩护梁上铰点至顶端梁顶面之距为200mm，取后连杆下铰点至底座底面之距为240mm。（2）掩护梁和后连杆长度的确定用解析法来确定掩护梁和后连杆的长度。如图3-3所示图3-1 四连杆机构几何特征图图3-2 掩护梁和后连杆构成曲柄滑块机构图3-3 掩护梁和后连杆计算图其中：一掩护梁长度，后连杆长度，点引垂线到后连杆下铰点之距，一支架最高位置时的计算高度，一支架最低位置时的计算高度。从几何关系可以列出如下两式: (3-6) (3-7)(3-6)式和(3-7)式联立可得：（3-8）说明：支架计算高度为支架高度减去掩护梁上铰点至顶端梁顶面之距和后连秆下铰点至底座底面之距。按四连杆机构的几何特征要求，选定Pl、P2、Ql、Q2代入(3-8)式，可以求得A/G的比值。由于支架型式不同，一般A/G的比值按以下范围来取。掩护式支架：A/G0.45-0.61 支撑掩护式支架：A/G0.61-0.82支架最高位置时的计算高度为：（3-9）根据A/G的比值和(2-9)式可以求得掩护梁的长度G和后连杆长度A，经过取整后，重新算出P1、P2、Q1、Q2的角度，这几个参数就确定了。3.3本章小结本章是在前几章对总体方案设计的基础上，主要计算了整机整体参数并对主要结构尺寸及四连杆机构进行了设计，为后续的部件设计做准备。第4章主要构件的设计第4章主要构件的设计4.1 顶端梁4.1.1结构型式H 型组合支架的顶端梁在设计过程中，参考了支撑式支架顶端梁的结构型式。其结构型式如图4-1所示。图4-1 顶端梁的结构型式1前梁；2后梁；3尾梁；4前梁油缸；5前梁伸缩油缸图4-1 a为整体刚性顶端梁，顶端梁为一整体，刚性大，承载能力较好。但对顶板的适应性差。图4-1 b为铰接式顶端梁，由前梁和后梁铰接而成，分别由前、后排主缸支撑。其中图4-1 b为全铰接式，它能适应顶端梁上方前、后顶板的变化，但当顶板出现凹坑时，顶端梁易成人字形，影响支撑效果和切顶性能。半铰接式顶端梁如图4-1 c所示，它克服了全铰接式的缺点，当顶端梁中部顶板出现凸起时，使前、后梁向上翘；当顶板出现凹坑时，由于交接点下部有平整碰头阻止，支架顶端梁仍保持平整位置。图4-1 d为刚性顶端梁带铰接式前梁，顶端梁由前、后梁铰接。在铰接前梁2安装有前梁油缸4，用来支撑靠近煤壁处的顶板，同时还可以使前梁上、下摆角，适应顶板起伏变化和增加顶端梁前端的支撑能力。为了使冒落的顶板矸石滑向采空区，保护挡矸帘，还可以增加尾梁3，如图4-1 e所示。图4-1 f为带伸缩前梁的刚性顶端梁，伸缩油缸5使前梁1伸缩。由于前梁可以及时伸出支护刚暴露的顶板，从而允许固定顶端梁减少长度。也可以用前梁油缸和伸缩油缸配合使用，使前梁既可以伸缩，也可以上下摆动。为了使支架结构简单，而且具有更好的支护能力。本支架采用图4-1 f所示的结构。4.1.2顶端梁结构和断面形状各类顶端梁都为箱式结构，一般由钢板焊接而成。为加强结构的刚度，在上下盖板之间焊有加强筋板，构成封闭式棋盘型。顶端梁前端呈滑撬式或圆弧形，以减少移架阻力。支撑式支架后端焊有挂帘板，作为挂矸帘之用。在顶端梁下面焊有铸钢柱窝，柱窝两侧有孔，用钢丝绳或销轴把主缸和顶端梁连接起来，掩护式支架和支撑掩护式支架在顶端梁后端有销孔，通过销轴与掩护梁上的销孔相连。按顶端梁的断面形状，还可以把顶端梁分成如下结构形式：（1）闭式顶端梁闭式顶端梁为顶端梁上、下盖板与筋板焊接成封闭型，如图4-2所示。一种为立筋凸出型，如图4-2 a所示，增加了焊接强度；另一种为立筋凹下，焊接后使顶端梁平整，但焊接强度如前一种，如图4-2 b 。（2）开式顶端梁开式顶端梁结构如图4-3所示。图4-2 顶端梁闭式立筋型式图4-3 顶端梁开式立筋型式开式顶端梁的特点，可减轻顶端梁重量，增强顶端梁的抗弯强度。对于掩护式和支撑掩护式支架，为便于侧护板能自由伸缩，要在顶端梁顶面上加焊一块比侧护板稍厚的钢板，称为顶板，如图4-4中a，同时也增强了顶端梁的结构强度。图4-4 顶端梁断面本设计中的支架顶端梁的型式如图4-5所示。图4-5 支架的顶端梁4.2侧护板支架侧护板装置一般由侧护板、弹簧筒、侧推油缸、导向杆和连接销轴等组成。顶端梁和掩护梁的侧护板有两种：一种是一侧固定另一侧活动的侧护板。由于固定侧护板与梁体焊接在一起，可节省原梁体的侧板，既节省材料又可加固梁体。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。一般沿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油缸与梁体连接，以保证活动侧护板与邻架的固定侧护板靠紧。另一种是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。本次设计采用第一种形式的侧护板。4.3 底座支架底座结构型式通常有三种类型，即整体刚性底座、底分式刚性底座和铰接分体底座。此处选择底分式刚性底座，底分式刚性底座能在一定范围内适应底板不平度的变化，通常把底座制成左右对分式，用过桥连接。4.4推移装置液压支架推移装置是保证支架正常推溜和拉架，实现工作面正常循环作业的重要装置。在设计支架时，应根据支架结构和配套要求合理选择推移装置的形式，并充分保证支架推移装置对工作面条件和配套的适应性。推移装置的型式如表4-1所示表4-1 推移装置油缸的型式型式特点适用条件普通式普通活塞式双作用油缸可为外供液式，也可为内供液式1、目前已很少直接用作推移装置，而多与反拉框架一起使用，应用较广2、外供液式结构简单，应用广泛差动式油缸结构仍为普通型式，利用交替阀的油路系统，使其减小托输送机力用于直接拉架的方式，目前应用较少浮动活塞式油缸活塞可在活塞杆上滑动，使环腔供液时拉力与普通油缸相同；但在活塞腔供液时，使压力的作用面积仅为活塞杆断面积，从而减小了推输送力1、广泛用于直接拉架方式，与短推杆等导向件一起使用2、动作时间有一定滞后，但一般不影响使用推移装置一般由推移油缸、推杆或框架等导向传力杆件以及连接头等部件组成，推移杆的常用形式有正拉式短推移杆和倒拉式长推移杆两种。短推移杆式推移装置一般采用浮动活塞式油缸或采用双作用油缸差动连接。这种推移装置结构比较简单、紧凑。本次液压支架所采用的推移装置为：浮动活塞式油缸加短推杆；连接方式为：直接连接。这里采用的短推移杆，如图4-7所示，结构简单可靠，重量轻，被广泛采用。支架推输送机的力应不大于输送机的设计推力，拉架力一般应为支架重量的2-53倍。支架移架速度应与采煤机截割牵引速度相适应。图4-9 短推移杆1连接头；2短推杆；3推移油缸4.5主缸的设计4.5.1 主缸的类型主缸的种类很多，按不同的分类方法有不同的类型。详细分类见表4-3。表4-3 主缸的分类分类方法类型按动作方式分单作用和双作用按结构种类分活塞式和活柱式按伸缩方式分单伸缩和双伸缩4.5.2 主缸的结构主缸的结构由缸体、活塞、缸口和活塞杆等组成。缸体是主缸的承压部件。一般用27SiMn无缝钢管制成。缸体内表面是活塞的密封表面，所以要求很高的加工精度。活塞是主缸的关键元件，对它的主要要求是保证密封性能良好，运动表面能承受外力的冲击。活塞可以套在活柱上，或直接焊接在活柱上。用钢制作活塞时，可在活塞上安装导向环与缸体内径配合。导向环多用塑料制品，也有用铜合金制成。在不承受横向力或横向力很小的情况下，可以用保护密封圈的尼龙挡圈兼做导向环。活塞靠密封圈密封，密封圈有O型、Y型、U型、V型、鼓型、蕾型等。鼓型密封圈是两个夹布U型橡胶圈压制而成的整体实心密封圈，它和两个L型防挤圈一起使用，适用于工作压力19.658.8MPa，在压力小于24.5MPa时，可以不加挡圈。它可用于各种活塞上的双向密封。蕾型密封圈是一个U型夹布橡胶圈和唇内夹橡胶压制而成的单向实心密封圈。它适用于装入各种液压活塞头和导向套上，为单向密封。工作压力小于58.8MPa时，可以不加挡圈。以上两种密封圈的使用，简化了活塞结构，装配方便，但密封圈本身加工较复杂。活塞的轴向固定方式由三种：用螺帽加防松螺钉固定；用压盘和螺钉固定；用半圆环加弹性挡圈固定。活柱和活塞杆是主缸传递机械力的重要零件，它要能承受压力和弯曲等载荷作用，必须耐磨和耐腐蚀，可用27SiMn或45号钢制成。为防止在矿井条件下表面生锈和腐蚀，表面要镀铬，并要注意保护，防止外部硬伤。4.5.3 主缸的设计及强度校核（1）确定主缸的技术参数主缸的缸体内径按下式进行计算：（4-1）圆整为：式中主缸缸体内径，cm 主缸理论支护阻力，kN 安全阀调定压力，主缸初撑力与泵站的额定工作压力主缸初撑力按下式进行计算：（4-2）式中泵站的额定工作压力减去从泵站到支架沿程压力损失后的值，（泵站额定工作压力即泵站产品目录中给定的值。）这里取。目前国内生产的型乳化液泵站的额定工作压力为和两种，这里按照液压支柱选取作为泵站额定工作压力。因此，（2）安全阀与主缸工作阻力的确定安全阀的调整压力，按选定后的主缸缸体内径和支架承受的理论支护阻力来确定。即：（4-3）选取与值相近的安全阀，这里选40。（3）主缸缸体壁厚的确定缸体材料选用27SiMn无缝钢管，其抗拉强度，屈服强度。取抗拉强度，屈服强度，则（4-4）式中许用应力，安全系数，取 =31）缸筒壁厚：当时，可用下面的实用公式计算：（4-5）式中最大工作压力，材料的许用应力， D缸体内径，mm 缸筒壁厚，mm 取壁厚为，则缸筒外径为。2）缸筒壁厚应作四个方面的验算：1、额定工作压力应低于一定极限值，以保证工作安全（4-6） 2、同时额定工作压力也应与安全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生（4-7）式中缸筒发生完全塑性变形的压力，（4-8）因此， 3、缸筒的爆裂压力（4-9）4、验算缸筒径向变形应处在允许的范围内（4-10）式中缸筒材料泊松比，钢材取缸筒材料弹性模数，钢材取变形量不应超过密封圈允许范围。为了加强两端耳部联结强度，设计中加大了油缸缸底耳座和活塞杆端销孔直径，以及缸底耳座和活塞杆头部销孔处的厚度及宽度，增加联结部位的强度。4.5.4 活塞杆及强度校核（1）活塞杆采用45号钢空心杆，端部接球头端盖，活塞杆外径，其抗拉强度，屈服强度。取抗拉强度，屈服强度，活塞杆的安全系数取1.5，则空心直径为：（4-11）式中活塞杆直径，m 缸的推力，N 材料的许用应力，则壁厚为：此处取活塞杆壁厚为。则活塞杆内部空心直径。（2）活塞杆的强度计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：（4-12）式中活塞杆的作用力，N；活塞杆外径，m；活塞杆内径，m；材料的许用应力，MPa；安全系数，即可，此处取；把数据代入式（4-12）得：如果液压缸工作时，活塞杆所承受的弯曲应力矩不可忽略时（如偏心载荷等），则可以按下式计算活塞杆的应力：（4-13）式中活塞杆断面积，；活塞杆断面模数，；活塞所承受的弯曲力矩，如果活塞杆仅受轴向偏心载荷时，则，式中为作用线至活塞杆轴心线最大挠度处的垂直距离mm。这里求得：则代入式（4-13）得：（3）活塞杆弯曲稳定性验算当液压缸支撑长度时，需验算活塞杆弯曲稳定性。若受力完全在轴线上，主要按下式验证：（4-14）（4-15）式中活塞杆弯曲失稳临界压缩力，；安全系数，活塞杆即可，此处取；液压缸安装及导向系数，两端铰接；实际弹性模数；材料组织缺陷系数，钢材一般取；活塞杆截面不均匀系数，一般取；材料的弹性模数，钢材取；活塞杆横截面惯性矩，；活塞杆截面面积，；受力偏心量，；活塞杆材料屈服极限，。式中圆环截面：又代入式（4-15）得：则由式（4-14）得：（2）若受力偏心时，当推力与支承的反作用力不完全处在轴线上，可用下式验证：（4-16）式中，一端固定，一端球铰接（4-17）把以上值代入上式（4-17）可求得则由式（4-16）和式（4-14）求得：活塞杆导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封。外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。4.6 拟订液压系统支架的液压系统一般分为手动控制和自动控制两类。手动控制系统要求操作者沿工作面跟随采煤机依次操作支架。目前国产支架绝大部分都是这种控制系统。这种支架可以本架操作，也可以邻架操作。本架操作比较简单，管路较少，但不利于操作者观察顶板和支架的动作情况。邻架操作便于操作者观察顶板和支架的动作情况，可提高移架速度和安全性。本支架操作方式采用本架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。本次液压支架的液压系统的基本原理如图4-11所示，从泵站来的高压液体，经过工作面上的主供液管送往各支架。各支架再经操纵阀把液体送往支架的各主缸和油缸，以控制支架的升降推移等动作。回液时，各主缸和油缸低压腔的液体通过操纵阀和工作面总回液管返回泵站。图4-11 液压系统的基本原理图1主缸；2推移油缸；3护帮油缸；4伸缩梁油缸；5平衡油缸；6侧护油缸；7抬底油缸；8操纵阀；9安全阀；10单向阀4.7本章小结本章主要介绍了主要零部件的设计，并对液压系统进行设计。黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）第5章受力分析与强度校核5.1 支架的受力分析与计算5.1.1支架整体受力分析当支架撑牢在顶底板之间时，取其整体或某一部分为分离体，皆处于平衡状态。图5-1 支架整体受力图5-1中Pt和P8为已知，需求、及作用点位置。5.1.2 顶端梁受力分析与计算首先取顶端梁为分离体，如图4-2所示。各力对a点取矩，可写出F1作用点的位置x的表达式：（4-1）图5-2 顶端梁分离体受力式中 P8平衡油缸的推、拉力（推力时，受力方向向上；拉力时相反）。再取顶端梁和掩护梁为分离体，如图4-3所示对0点取短，可求得的表达式，将此式与（5-10）式联立，解出如下：（5-2）再把（5-2）代入（5-1）式，x可解出。全部按支架在最高工作位置来取数据，则，， 60，并代入式（5-2）得当为“387kN”（平衡油缸为拉力）且0.3时图 5-3 顶端梁和掩护梁分离体/()=3738（kN）然后求x得值。将数据kN，0.9m，0.3m，代入式（4-1）得=(367)sin600.25+(367)cos60(0.5-0.25)+3430cos100.9+3430sin10(0.3-0.25)+37380.30.25/3738 =0.84（m）当为“+483kN”（平衡油缸为推力）且时/() =2948（kN）=483sin600.25+483cos60(0.5-0.25)+3430cos100.9+3430sin10(0.3-0.25)+29480.30.25/2948=1128（m）从以上计算可知：当为“+”（平衡油缸为推力）且时，力有最小值。当为“”（平衡油缸为拉力）且0.3时，力有最大值。所以，在验算顶端梁强度时，按平衡油缸受拉且0.3时进行计算。若这个条件强度计算能满足，其他条件都能满足。由图52写出x方向和y方向的力系平衡方程，再由此解出顶端梁与掩护梁铰点的内力xa和ya：（5-3）（5-4）已知，，，=60，代入式（412）和（513）得=837（kN）；848（kN）从式（43）和（44）可以看出，当取“+”值，即平衡油缸为推力时，、有最大值，掩护梁受力最大，同时前、后连杆受力也最大。所以，在验算掩护梁和前、后连杆强度时，应按此种情况进行。图 54 掩护梁分离体受力再取掩护梁为分离体，如图5-4所示。写出力系的方向和方向平衡方程，解出、为：（5-5）（5-6）5.1.3 底座受力分析与计算底板对底座的支反力与大小相等。作用点的位置可以由整体支架为分离体（如图5-5）求出。对点取矩，整理后有（5-7）取367kN，时最大。图5-5整体支架分离体受力（mm）已知，代入式（4-5）和（4-6）得（kN）（kN）由式（5-2）可知：当平衡油缸为拉力时，即为“”且时，力有最大值，也有最大值，所以在验算底板强度时，按此条件进行。5.2 顶端梁和底座的载荷分布5.2.1 顶端梁的载荷分布在把顶端梁所受顶板的载荷求出后，就可以进一步计算出载荷在顶端梁上面的分布情况。由于顶板与顶端梁接触情况不同，载荷实际分布很复杂。为计算方便，假设顶端梁与顶板均匀接触且载荷为线性分布。设顶端梁长为，顶板的集中载荷为，其作用点距顶端梁一端为。则当时，载荷分布为三角形。如图56所示。图56顶端梁三角形载荷分布顶端梁前端比压为0，顶端梁后端比压为：（5-8）当时，载荷分布呈梯形分布，如图57所示。顶端梁前端比压为：（5-9）顶端梁后端比压为: （5-10）式中：图57顶端梁梯形载荷分布由前面计算可知，属于第一种情况。代入数据计算，得： 5.2.2 支护强度计算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：（5-11）掩护支架随支架支撑高度不同，其支护面积和工作阻力不变，故其支护强度不变。5.2.3 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一定的比压。由于底板岩性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗压强度。则在设计支架时，应验算底板的比压。验算底板比压时，首先计算底板与底座的接触面积。本支架使用带有过桥的分式刚性底座。该底座的特点有：底座分左右对称的两部分，上部用过桥或箱形结构固定连接，这种底座在刚性、稳定性和强度等方面基本上与整体刚性底座相同；安装推移装置通道的底板不封闭，排矸性能好、有利于保证推移装置的正常工作；底座面积小，一般不宜用在底板松软条件；适用于支撑掩护式、掩护式或垛式等各类支架，在底板比压小的条件下，广为采用。底板与底座的接触面积：（5-12）式中底座的长度，m 底座的宽度，m底座对底板的平均比压：（5-13）代入数据求得：由于底板凹凸不平或底座下垫有碎矸，底座对底板的比压很不均匀。为简化计算而又不失其有效性，假设底座对底板均匀接触且载荷为线性分布。由图4-5可知，底座上载荷均匀分布（如图4-8）。求出底座的最大比压之后，要与底板允许比压进行比较。底座对底板的最大比压应小于底板的允许比压。否则应重新设计底座甚至整个支架。因此，底板的比压为0.832MPa。图5-8 底座载荷分布查综采技术手册中的综合地质条件，可知液压支架的底座尖端对底板岩层的比压（0.843MPa），小于工作面底板的允许比压（底板类别I，允许比压1.4注：（1）顶端梁、底座安全系数为1.1，主要考虑加载时加载工作阻力1.1倍，掩护梁、连杆、销轴等不能进行加载强度校核，为偏于安全取1.3（如果能精确计算，如用抗扭计算、有限元计算等，安全系数可以减小，这个问题有待研究解决）。（1）如果各结构件计算出来的安全系数偏大时，可按标准钢材厚度减薄，或减少加强筋数量和筋板高度，以减轻支架重量，降低成本。根据计算表明，改变结构件高度对强度影响较大，而改变结构件钢板厚度对强度影响较小，在设计时可根据结构件具体情况酌情处理。5.3.2强度校核（1）顶端梁的强度校核在顶端梁进行校核时，假设前梁失去作用，全部作用力都作用在顶端梁上，即。图5-1表达了顶端梁的结构简图、受力图、剪力图和弯矩图。图5-9 顶端梁的结构受力分析图由图5-9分析可知，顶端梁中间主缸处弯矩最大，应当进行强度校核。其截面图如图5-10所示。图5-10 主顶端梁中间主缸处截面图（1）形心位置：各板件的计算数据如表5-2所示：表5-2 顶端梁截面各板件的计算数据表零件号12345数量11521总面积140264160192100形心位置13121021总惯性矩57166.738332853.3392161666.7结构件的形心位置为：（5-2）（2）惯性矩：（5-3）（3）弯曲应力：（5-4）（4）安全系数：（5-5）所以顶端梁弯曲强度校核满

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