【《某综采工作面液压支架的受力分析计算过程案例》2100字】

某综采工作面液压支架的受力分析计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u22425某综采工作面液压支架的受力分析计算过程案例 1322301.1支护技术参数 1102411.1.1支护面积 1311991.1.2支护强度 2241011.1.3支架理论支护阻力 211231.1.4立柱缸径计算 2139331.1.5立柱的初撑力 361951.1.6安全阀压力和立柱工作压力 363061.1.7缸的厚度 4158061.1.8推移千斤顶缸径 5215341.1.9平衡千斤顶的参数确定 6217801.2液压支架的受力计算 8180191.2.1分离顶梁受力 952691.2.2分割出顶梁与掩护梁来研究受力 1019331.2.3取掩护梁为分离体 1226011.2.4底座受力计算 13213111.2.5顶梁载荷的分布 1468961.3实际支护强度 15230261.4支护效率 151.1支护技术参数1.1.1支护面积在前面已经设计出了分部件，这些部件的基本参数，是受力分析支架的前提。支护面积主要由顶梁长度和宽度确定，计算过程如下：（5-1）=2.6×(1.55+0.4)=11.47m2其中：Ml——支护面积，m2；b——顶梁前端与煤壁之间的距离，b=0.35～0.5m，取b=0.4m；1.1.2支护强度按下式计算：（5-2）=7×8.8×2.5×103×10-5=1.54MPa其中：S——顶梁上顶板的岩石厚度，取S=7；H——最大支护高度，为8.8m；γ——顶板中的岩石密度，取2.5×103kg/m3。1.1.3支架理论支护阻力理论支护阻力：23823kN1.1.4立柱缸径计算立柱缸径内径按照公式5-3计算：Dd=（5-3）==63.14cm其中：Dd——立柱缸体内径，cm；F1——支护阻力，F1=Fcq=24224kN；xa——立柱数，为2；pa——安全阀调正压力，查《液压阀的使用与维修手册》取pa=40MPa；φa——立柱最大倾角，φa=18°。取标准值后缸体内径D=600mm。1.1.5立柱的初撑力初撑力计算公式为：（5-4）其中：p'b——泵站额定工作压力pb减去泵站到支架压力损失的值，p'b=31.5MPa1.1.6安全阀压力和立柱工作压力安全阀压力：（5-5）其中Fz为理论阻力，按下式计算：（5-6）式中αn——支架在最高位置时的立柱倾角，9°。Pa=立柱工作阻力p2：（5-7）按标准取pa=46.5MPa，得：由上可得，，接近掩护式支架取p1=0.7p2为宜的标准。1.1.7缸的厚度缸底厚度由下式计算：（5-8）其中：δ'——安全阀的值，P=46.5MPa；[σ1]——缸底材料许用应力，铸钢=100MPa。[σ2]——缸体材料的许用应力，Q890高强钢=890MPa。图1.1缸底厚度3.缸体厚度计算△1=13.270mm（5-9）△2=7.916mm（5-10）综合以上情况考虑，本设计的立柱尺寸如下：活柱直径：380mm；中缸外径：570mm；外缸外径：714mm；中缸内径：420mm；外缸内径：600mm；泵站压力：35MPa.。1.1.8推移千斤顶缸径图1.2推移千斤顶的缸径计算公式Dt=（cm）（5-11）dt=（cm）（5-12）其中：dt——活塞杆直径。本设计中，选用浮动活塞杆式推移千斤顶，推力为990kN，拉架力为505kN。代入上式，得dt===19.0cmDt==27.6cm取标准值：推移千斤顶内径/外径：290mm/350mm，活塞杆直径：200mm。1.1.9平衡千斤顶的参数确定平衡千斤顶的拉力图1.3平衡千斤顶拉力计算图采用分割法，单独进行受力分析，然后以O点为瞬心取矩列平衡方程式：（kg）（5-13）（kg）（5-14）其中：S——力pc至瞬心点O点的距离，1.78m；b——立柱至瞬心点O点的距离，3.8m；Pc——作用在支架后部的岩石重量，kN；Lt——岩石计算长度，3.8m；r——作岩石容重，一般为25kN/m3。对g点取矩可得平衡千斤顶的拉力p拉：（kg）（5-15）其中：e——顶梁后铰点至立柱的距离，1.67m；d——平衡千斤顶到顶梁铰点的距离，0.48m；1839.2kNpt===861.5kNp拉===2997.3kN平衡千斤顶的推力取顶梁为分离体，对g点取矩，即（5-16）其中：e——立柱到顶梁后铰点的长度，1.67m；p推==4091.28kN平衡千斤顶缸径Dc=（5-17）Dc==33.47cm查表取标准值，本设计平衡千斤顶拉力3000kN、推力4000kN、杆径280mm、缸径340mm。1.1.10支撑力分布和承载由于所设计的是掩护式支架，该类架型的顶梁上的支撑力分布较为平均，而且比其他架型顶梁前端支护能力要强，顶梁和控顶距都较短也是其一大特点。图1.4掩护式支架支撑力分布1.2液压支架的受力计算液压支架的整体受力情况如图所示。图1.5顶梁受力1.2.1分离顶梁受力顶梁分离体受力图所示。各力对a点取矩：图1.6顶梁分离体受力（5-18）x=其中：p8——平衡千斤顶的推力或拉力（设推力为正，拉力为负）1.2.2分割出顶梁与掩护梁来研究受力对O点取矩，可得F1的表达式。图1.7顶梁和掩护梁分离体（5-19）根据∑Mα=0以及∑Mα=0的关系式，整理出可求出F1：把F1的值代入上式可解出x。p8为正且W=0时，F1有最小值。p8为负且W=0.3时，F1有最大值。把代入上式，可得：F1=26786.36kN将F1的数值代入求x的公式，解得：x=1.543m把图1.5中的受力都转换成x和y轴上的力。通过这一步可以求出，顶梁与掩护梁铰点内力xa和ya：（5-20）（5-21）平衡千斤顶为正时，两铰点有最大值，此时再进行核算，前后连杆也是如此。计算可xa和ya的值：-1848.93kN=2281.73kN1.2.3取掩护梁为分离体图1.8掩护梁分离体由图可得：（5-22）（5-23）将α2=58°，α3=55°，α4=78°，p'8=4000kN代入上式。得：=520.85kN=4607.99kN1.2.4底座受力计算底板对底座的支承反力F1＇和F1的大小相等。图1.9整体支架分离体受力对d＇点取矩：x'=（5-24）所以当p8为负时，F1和F1＇皆有最大值，校核底座强度时也是如此。x'==1.535m1.2.5顶梁载荷的分布如图所示，把顶梁所受到的力抽象成三角形来进行分析。由于x=1.543m小于，所以顶梁载荷呈三角形分布。图1.10顶梁三角形载荷分布顶梁前端比压q2是0，顶梁后端比压q3为：（5-25）将F1=26786.36kN，x=1.543m，Bm=2.24m代入下式求出顶梁后端比压q3：=1.167MPa1.3实际支护强度算到这里，整个支架的各个部件结构尺寸都已经确定。掩护式支架的支护强度会随着支撑高度变化。（5-26）=3.0MPa1.4支护效率按下式计算：