液压支架设计第四章

1、第四章 顶梁力学计算 顶梁力学计算基本假设平面模型假设支架外力都沿支架纵向中轴线作用，把支架简化为平面杆每结构实际上，支架具有宽度，已达1.5m，而且作用在支架上的外力与作用点都要是随机的。因此，在支架设计中应采取必要的措施，弥补假设带来的订偏差，如在部件强度设计中要考虑偏载系数，或者确定一个合适的安全系数。危险状态由于支架受力条件复杂，尤其掩护式与支撑掩护式支架载荷，既作用在顶梁上，也作用在掩护梁上，很难准确确定各部位载荷大小与方向；此外，对不同工况时支架受力分析表明，顶梁单独受载（即相当于工作面初次放顶前支架受力情况）比顶梁与掩护梁同时受载时的状况更为危险，因此，设计时，支架载荷一般均按顶

2、梁单独承载状态考虑。摩擦系数顶板在下沉过程中，一般向采空区方向滑动。因此顶板作用顶梁的摩擦力方向指向采空区，一般取摩擦系数为00。3刚性杆每杆系中各杆均具有刚性，无变形，各杆之间的连接间隙为零最大载荷1、 在支架各部件强度校核时、立柱、平衡千斤顶等都要按最大工作阻力计算2、 对于掩护式或支撑掩护式支架强度校核，裁均按不同支护高度（计算间隔0。1m）不同摩擦系数时计算结果的最大受力值考虑3、 在支架强度校核时，支架外载外载均集中载荷考虑一 顶梁柱窝位置的确定1、 一般情常下，前立柱中心至梁端长度L为2。22。5m前后排立柱间距离为10001200。后柱中心至梁端部距离应大于挡矸装置的尺寸，一般取

3、400800mm，其准确数据在程序调得出结果二 前梁千斤顶点的确定图4-1PK= 式中F2一般取130KN左右，取PK=485KN .三 后梁的力学计算后梁受力图如4-2所示：图4-2X=0 XA-PK+XD-XC+XB-F1W=0 即： XB=F1W+PK+XC-XA-XD (4-1)Y=0 YD-YA+YC+YB-F1=0 (4-2) 即： YB=F1+YA-YD-YCM b=0F1X+PK(L21-L13)+YA(L23+L16+L14)-XA(L13-L20)-YD(L16+L14)XD(L13-L17)-F1 W L13-YC L14-XC(L13-L15)=0 即X=(F1WL13

4、+XC(L13-L15)+YCL14-XD(L13-L17)+YD(L16+L14)+XA(L13-L20)-YA(L23+L16+L14)-PK(L21-L13)/F1 （4-3）四 掩护梁受力其受力图如4-3所示图4-3 MO=0 XB H8=YB L30 即 = (4-4)由（4-1） （4-2） （4-4）联合求解得 F1=H8（XC+PK-XA-XD）-L30（YA-YD-YC）/（L30-H8W）（4-5）将 F1的结果代入（4-3）可解出力F1的作用点X。五 顶梁的载荷分布在顶梁，所受顶板的载荷求出后，就可以进一步计算出载荷在顶梁上面的分布情况，为了计算顶梁与顶板均匀接触且载荷人

5、线性分布 设顶梁长为Lg，顶板板的集中载荷为F1，其作用的距顶梁一端为X。则x= TT AND Q3 = UU THEN 300 ELSE 800300 X2 = L10 * COS(Q3) + X1 Y2 = L10 * SIN(Q3) + Y1 X3 = L12 * COS(Q3) + X1 Y3 = L12 * SIN(Q3) + Y1400 H = Y3 + L13 + L1 IF H = 1900 THEN 410 ELSE 800410 X4 = X3 + L14 Y4 = Y3 + L13 - L15 X5 = X3 + L14 + L16 Y5 = Y3 + L13 - L17

6、420 S1 = SQR(X5 - X6) 2 + (Y5 - Y6) 2) S2 = SQR(X4 - X7) 2 + (Y7 - Y4) 2)430 K1 = Y1 / X1 K2 = (Y2 - Y8) / (X2 - X8) X9 = (K1 * X1 - K2 * X8 + Y8 - Y1) / (K1 - K2) Y9 = K1 * X1 H8 = ABS(Y3 - Y9) L30 = ABS(X3 - X9)440 Q1 = ATN(ABS(X5 - X6) / (Y5 - Y6) Q2 = ATN(ABS(X7 - X4) / (Y4 - Y7) Q4 = ATN(ABS(K1

7、) Q5 = ATN(ABS(Y8 - Y2) / (X8 - X2) Q6 = ATN(ABS(X3 - X9) / (Y3 - Y9) XC = PA * SIN(Q2): YC = PA * COS(Q2) XD = PB * SIN(Q1): YD = PB * COS(Q1)500 F2 = (PK * (L21 - L20) / L19 XA = PK YA = F2550 F1 = (H8 * (XC + PK - XA - XD) - L30 * (YA - YD - YC) / (L30 - H8 * W) XB = F1 * W + XC + PK - XD - XA YB

8、 = F1 + YA - YD - YC X = (F1 * W * L13 + XC * (L13 - L15) + YC * L14 - XD * (L13 - L17) + YD * (L16 + L14) + XA * (L13 - L20) - YA * (L23 + L16 + L14) - PK * (L21 - L13) / F1600 IF X 0 THEN P2 = 0 P3 = (2 * F1 * 1000) / (3 * BM) ELSE GOTO 605 END IF605 IF X (LG / 3) AND X = (LG / 2) THEN P2 = (F1 *

9、(6 * X - 2 * LG) / (LG * LG * BM) P3 = (F1 * (4 * LG - 6 * X) / (LG * LG * BM) ELSE GOTO 610 END IF610 C = (F1 * 1000000) / (LG + S) * BC) BI = 1 - C / (1.6 * 539)700 PRINT $ $ $ $ $ $ PRINT H=; FND(H), X=; FND(X), F1=; FND(F1), F2=; FND(F2) PRINT XA=; FND(XA), YA=; FND(YA), XB=; FND(XB), YB=; FND(Y

10、B) PRINT XC=; FND(XC), YC=; FND(YC), XD=; FND(XD), YD=; FND(YD) PRINT Q1=; FNS(Q1), Q2=; FNS(Q2), Q3=; FNS(Q3), Q4=; FNS(Q4) PRINT Q5=; FNS(Q5), Q6=; FNS(Q6), S1=; FND(S1) PRINT P2=; FNQ(P2), P3=; FNQ(P3), &; BI=; FNQ(BI) INPUT S$800 NEXT Q4 END四 程序说明标志符说明输入L1底座与后连杆铰接点至底座下平面的垂直距离L2底座与前连杆铰接点至底座与后连杆铰接

11、点的垂直距离L3底座与前连杆铰接点至底座与后连杆铰接点的水平距离L4底座与后连杆铰接点至底座与后立柱铰接点的水平距离 L5底座与后连杆铰点至底座与前立柱铰接点的水平距离L6底座与后连杆铰接点至底座与后立柱铰接点的垂直距离 L7底座与后连杆铰接点至底座与前立柱铰接点的垂直距离L8前连杆长度L9后连杆长度L10掩护梁与前连杆铰接点至掩护梁与后连杆铰接点的距离L12掩护梁与后连杆铰接点至掩护梁与顶梁铰接点的距离L14顶梁与掩护梁铰接点至顶梁与后立柱铰接点的水平距离L15顶梁于后立柱铰接点至顶梁上平面的垂直距离L16顶梁与前立柱交接点至顶梁与后立柱交接点水平距离L17顶梁与前立柱交接点至顶梁的垂直距离其它输入量可在图4-4中查找输出H支架动作时高度BI两支护强度的比值P2 P3顶梁载荷分布量其它输入量可在图4-4中查找五 程序运行部分结果Q1= 9.114865 Q2= 1.801321 Q3= 30.42785 Q4= 45Q5= 29.23606 Q6= 69.52638 S1= 2591 $ $ $ $ $ $Q1= 7.925426 Q2= 1.734554 Q3= 38.26512 Q4= 55Q5= 40.14033 Q6= 63.95378 S1= 3058.6 $ $ $ $ $ $Q1= 7.458653 Q2= 1.95