毕业设计论文-液压支架

乌海职业技术学院论文.2.3掩护梁的受力分析与计算取掩护梁为分离体，由，得：式(5.7)由，得：式(5.8)由，得：式(5.9)联立式(5.7)、式(5.8)可得：式(5.10)由式(5.10)，得：式(5.11)由式(5.7)，得：式(5.12)将式(5.4)、式(5.5)代入式(5.12)，可得的值。将的值代入式(5.4)、(5.5)、(5.6)可求得的值。支架处于最高位置时，；。5.2.4底座的受力分析与计算取底座为分离体，：由，得：式(5.13)由，得：式(5.14)由，得:式(5.15)联立式(5.13)、(5.14)、(5.15)，可得：式(5.16)式(5.17)代入有关具体参数(详见图纸有关尺寸)，可得：。5.3顶梁的载荷分布在把顶梁所受顶板的载荷求出后，就可以进一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，其作用点距顶梁一端为。则当时，载荷分布为三角形。顶梁前端比压为0，顶梁后端比压为：式(5.18)当时，载荷分布呈梯形分布。顶梁前端比压为：式(5.19)顶梁后端比压为:式(5.20)式中：由前面计算知，，属于第二种情况。代入数据计算，得：5.4底座接触比压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。底板与底座的接触面积：m式(5.21)式中：——底座的长度；——底座的宽度。底座对底板的平均比压：式(5.22)代入数据求得：第6章液压支架强度计算6.1强度条件我国液压支架强度计算中的强度条件如下：1.强度校核均以材料的屈服极限计算安全系数;2.常用的承载结构件材料及工艺，见表6.1表6.1常用承载结构材料工艺表主要零部件名称常用材料(MPa)工艺性能顶梁、底座、16Mn280350可焊性好、焊后无需热处理15MnVN450470可焊性差、焊接时需要预热，工艺困难14MnNbB700柱冒、连接座ZG270500ZG35Cr270350一般需调质处理，铸造缺陷较多，要严格控制质量销轴、连杆40Cr4540Mn230CrMnSi550360750900调质处理3.安全系数安全系数如表6.2：表6.2安全系数表安全系数顶梁底座掩护梁前连杆后连杆[n]1.11.11.31.31.3注：(1).顶梁、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.(2).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。6.2顶梁强度校核顶梁的受力分析、剪力图、弯矩图，见图6.1。图6.1顶梁受力图由图6.1可知，顶梁的危险截面在集中力作用处，故需校核此处的弯曲强度和剪切强度。危险截面如图6.2示，对每块板进行编号，对相同位置相同截面的编成一个号，再计算截面面积；最后计算截面形心距，各板件计算数据列于表6.3。图6.2顶梁危险截面表6.3顶梁各板件数据汇总件号12345678数量21222122面积8000215681016020320101607600160011200形心位置131113-22-22-22-125-125-125惯性2.81.380.61.20.61.20.31.8所以，(1)曲应力和安全系数的计算式(6.1)式(6.2)代入有关数据，得：故：顶梁的弯曲强度符合设计要求。(2)剪切应力和剪切强度的计算由材料力学可知，中性轴处剪应力为最大，所以按此处进行校核。此处按中性轴以上进行计算，计算数据列于表6.4：表6.4中性轴以上（或以下）各部分零件面积对中性轴之矩所以，得：1)危险截面中性轴处最大剪应力此处()由式6.7，代入有关数据，得：，2)安全系数的计算式(6.3)代入有关数据，得：故：顶梁的剪切强度满足设计要求。6.3掩护梁强度校核掩护梁的受力分析、剪力图、弯矩图，处理后的力学模型见图6.3。由受力图可以看出掩护梁的危险截面在前连杆与掩护梁铰接处，故需校核此危险截面的弯曲强度和剪切强度。危险截面如图6.4示，对每块板进行编号，对相同位置相同截面的编成一个号，再计算截面面积；最后计算截面形心距，各板件计算数据列于表6.5。所以，表6.5掩护梁各板件数据汇总件号123数量132面积10200形心位置20160250惯性图6.3掩护梁受力图图6.4掩护梁危险截面图1.弯曲应力和安全系数的计算式(6.4)式(6.5)代入有关数据，得：故：掩护梁的弯曲强度符合设计要求。2.剪切应力和剪切强度的计算由力矩图可以看出，在危险截面处的剪应力为最大，并且腹板采用钢板焊接，不如型钢，故需校核。由材料力学可知，中性轴处剪应力为最大，所以按此处进行校核。此处按中性轴以上进行计算，由式6.2、6.3，代入有关数据，得：。所以，。1)危险截面中性轴处最大剪应力此处，由式6.7，代入有关数据，得：2)安全系数的计算式(6.6)代入有关数据，得：故：掩护梁的剪切强度满足设计要求。6.4底座强度校核底座的受力分析、剪力图、弯矩图，处理后的力学模型见图6.5。由受力图可以看出掩护梁的危险截面在前连杆与掩护梁铰接处，故需校核此危险截面的弯曲强度和剪切强度。由图6.5可知，底座的危险截面在后连杆与底座铰接处，故需校核此处的弯曲强度和剪切强度。危险截面如图6.6示，对每块板进行编号，对相同位置相同截面的编成一个号，再计算截面面积；最后计算截面形心距。各板件计算数据列于表6.6图6.5底座受力图6.6底座危险截面图表6.6底座各板件数据汇总件号123456数量222211面积2.857.257.214.841.521.52形心位1592.5480560493690惯性矩4.357.2148.718.40.121.141.截面中心主惯性矩2.弯曲应力和安全系数的计算式(6.7)式(6.8)代入有关数据，得：故：底座的弯曲强度符合设计要求。3.剪应力和剪切强度的计算1)由力矩图可以看出，在危险截面处的剪应力为最大，并且腹板采用钢板焊接，不如型钢，故需校核。由材料力学可知，中性轴处剪应力为最大，所以按此处进行校核。此处按中性轴以上进行计算，由式6.5、6.6代入有关数据，经计算，得：所以，。2)危险截面中性轴处最大剪应力此处，。由式6.7，代入有关数据，得：3)安全系数的计算式(6.9)代入有关数据，得：故：底座的剪切强度满足设计要求。结论我国薄及较薄煤层分布广泛，全国多处矿井都存有薄及较薄煤层。薄及较薄煤层可采储量61.5亿吨，约占煤炭总开采量的19%。为了充分实现较薄煤层的高效开采，充分利用煤炭资源，可以对较薄煤层采取长壁开采方式，本设计就是较薄煤层长臂开采的配套设备中液压支架的设计。在设计过程中得到了王利群老师的亲切指导。从液压支架选型到参数确定过程中，王利群老师给予多次指导，最初的设计也是修改多次原稿。本文设计的液压支架主要有以下特点：(1)针对较薄煤层储存特点，结构紧凑，过机空间、人员操作、行走空间相对较大；顶梁为变断面薄型、前翘整体顶梁，结构简单，对前部顶板的支撑效果好，并具有较高的可靠性；(2)平衡千斤顶采用两个φ125mm缸径千斤顶，增加了平衡千斤顶作用可靠性以及连接装置的可靠性；(3)采用前单、后双连杆机构，支架稳定性好，纵向尺寸小，搬运输方便；(4)底座采用整体刚性底座，即可保证推移机构能顺利出煤，又可提高支架整体刚度；(5)推移机构为短推杆机构，结构可靠，拆装方便，利于实现快速移架；根据现有支架的结构和特点，设计出了顶梁、底座、四连杆、立柱等重要部件的结构。在此基础上，对各个结构件的强度进行了校核，均满足强度条件。在设计中，先绘制支架的主要的结构件：顶梁、掩护梁、前后连杆、底座、立柱、平衡千斤顶，并进行装配成整体支架。通过绘制完整液压支架加深了设计过程中对液压支架的结构设计和参数设计的理解。在结构确定和参数确定过程中参阅了大量的资料，并参考了在实习中看到的液压支架的实体，最终确定最后结构形式和具体参数。在进行最后的强度校核时，选取了众多方法种的一种，主要以建立支架力学模型和受力分析为主。参考文献[1]丁绍南.《液压支架设计》.北京：世界图书出版社，1998，1～95[2]杨振复，罗恩波.《放顶煤开采技术与放顶煤液压支架》.北京：煤炭工业出版社，2003，5～45[3]程居山.矿山机械.徐州：《中国矿业大学出版社》，2000，77～117[4]邢福康，刘玉堂.《煤矿支护手册》.北京：煤炭工业出版社，2001，8～15[5]赵宏珠.《综采面矿压与液压支架设计》.徐州：中国矿业大学出版社，2005，20～35[6]雷天觉.《新编液压工程手册》.北京：北京理工大学出版社，2001，8～12致谢三年大学学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。在这大学学习生活的最后阶段，我们按照学校安排，完成了毕业设计，这不仅是对三年所学知识的全面系统的总结和检验，也是今后学习和工作的开始。在这里，我要感谢我的毕业设计指导老师——王利群老师。每次遇到难题，我最先做的就是向王老师寻求帮助，王老师平日里工作繁多，而王老师每次不管忙或闲，总会和我面谈，然后一起商量解决的办法。我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，