【《某综采工作面液压支架的强度校核计算过程案例》2600字】

某综采工作面液压支架的强度校核计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u17630某综采工作面液压支架的强度校核计算过程案例 116191.1选择材料 135491.2顶梁的强度校核 2152191.2.1顶梁受力情况 2118431.2.2形心计算 5190811.2.3计算弯曲应力和安全系数 785171.3底座强度校核 8157071.3.1底座受力情况 8244211.3.2对各点求弯矩 8206921.3.3计算弯曲应力与安全系数 1116811.4前后连杆校核 11218021.4.1后连杆强度校核 11123221.4.2前连杆强度校核 13185351.5立柱强度验算 13193881.5.1油缸稳定性验算 13179801.5.2活塞杆强度计算 16200771.5.3缸体厚度计算 181.1选择材料当完成了各零部件的尺寸设计以及受力分析之后，可以初步选择一些材料来进行强度校核。这是研究一个新液压支架产品质量是否符合要求时，不可缺少的一步。若是支架含有四年杆机构，要在连杆受力最大时，还必须单独对支架做水平加载和支架弹性实验。液压支架在实际的工作环境，要远远比设计时所假设的环境复杂，所以要使安全系数尽可能大一些。顶梁、掩护梁、底座三大件中主肋、顶板及盖板均为Q690材料，非主要受力件分别采用Q550、Q460等材料。四连杆机构主肋、盖板均为Q690材料。支架整体推杆采用Q890材料，并采用特殊工艺措施。1.计算安全系数时一般以材料的屈服极限为准。2.下面是一些主要结构件的屈服极限：①各构件通常采用ZMJ06高强钢材料，屈服极限(σs=890MPa)②大部分销轴采用CrMo等合金结构钢，屈服极限(σs=561MPa)③活塞杆采用Q890材料，屈服极限(σs=890MPa)④结构件、销轴、活塞杆的强度条件为（6-1）其中：σmax——危险断面计算出的最大应力，MPa。3.缸体材料采用Q890高强度材料，抗拉强度为1026MPa，强度条件为（6-2）其中：[σ]——缸体许用应力，MPa；4.焊条抗拉强度取σb=1026MPa，强度要求是：（6-3）5.许用挤压应力：（6-4）1.许用安全系数。图1.1许用安全系数1.2顶梁的强度校核1.2.1顶梁受力情况如图所示：图1.2顶梁分离体受力已知：xa=-1848.93kN，ya=2285.73kN，F1=26781.36kN，x=1.543m，pt=26000kN，p8=-3000kN，α2=58°，α1=9°，h1=0.56m，h2=0.32m，hk=1.01m，L1=0.53m，L2=1.067m。由图可知顶梁前端的弯矩为0kN•m，A、B、C、D各处弯矩依次为：（6-5）=-4614.87kN·m（6-6）=-4815.93kN·m（6-7）=-4562.60kN·m（6-8）=1771.47kN·m校核顶梁强度应按弯矩最大处计算，显然MB达到极大值。形心位置的确定对于画图至关重要，所以我们要根据B处顶梁的截面图，进而对此形心位置的确定以及计算。图1.3顶梁B处横截断面1.2.2形心计算形心位置：（6-9）惯性矩：（6-10）零件中心到截面形心的距离an为：（6-11）零件对截面形心的惯性矩：（6-12）表1.1顶梁各结构件形心参数件号123数量211/m225×985×2×10-6＝49.3×10－325×2240×10-6＝61×10－325×1990×10-6=49.8×10－3/m985/2×10-3＝0.492525/2×10-3=0.0125(25/2+25)×10-3＝0.0375件号45数量26/m225×117×2×10－6＝5.85×10－325×551×6×10－6＝82.65×10－3/m(25+25+551-25/2)×10－3=0.5885(551/2+25+25)×10－3=0.3255件号67数量21/m225×464×2×10－6＝23.2×10－325×677×10－6＝11.925×10－3/m(25+25+551-25/2)×10－3=0.5885(25+25+551-25/2)×10－3=0.5885表1.2中数据代入结构件的形心位置式中得：0.28m每个零件中心到截面形心得距离为：0.28-0.4925=-0.2125m0.28-0.0125=0.2675m0.28-0.0375=0.2425m0.28-0.5885=-0.3085m0.28-0.3255=-0.0455m0.28-0.5885=-0.3085m0.28-0.5885=-0.3085m计算每个零件对截面形心的惯性矩，得：2.23×10-34.37×10-32.93×10-35.568×10-41.713×10-42.221×10-31.611×10-31.2.3计算弯曲应力和安全系数×106Pa=98.53MPa选材为Q690高强度板材料，σs=690MPa。安全系数查表知，说明顶梁设计合适。1.3底座强度校核1.3.1底座受力情况底座上有两点分别与底板的接触，这两个点为底座的A、D点。图1.4底座平面力系图1.4中已知数据：α2=9°，α3=55°，F5=4607.99kN,F6=520.85kN。Pt=26000kN现在求支点A的反力，对D点取∑D=0，即：RA=-17278.30kN1.3.2对各点求弯矩kN·m（6-13）13854.44kN·m（6-14）MC=55524.59kN·m（6-15）MD=181845.90kN·m（6-16）通过计算结果可以看到，当弯矩取得极大值时，位于底座的此处是后连杆窝处。此时，柱窝距离危险截面的长度以确定，并且长度为200mm。图1.5底座D处横截面根据图1.5横截面可得图1.6各参数图1.6底座各结构件的形心参数图1.6中数据代入结构件的形心位置式中：零件中心到截面形心得距离为：计算每个零件对截面形心的惯性矩，得：1.3.3计算弯曲应力与安全系数选材为Q690高强度板材料，σs=690MPa。安全系数查表知[n]=1.1，n＞[n]，结果证明，对于以上的底座各个部位的强度校核计算，底座布局设计符合要求。1.4前后连杆校核1.4.1后连杆强度校核由顶梁分离体受力图可得xa和ya的内力（6-17）（6-18）计算掩护梁分离体的受力情况：图1.7掩护梁分离体受力把力系上的分力都简化到坐标轴上，解出F5和F6：（6-19）（6-20）将α2=58°，α3=55°，α4=78°，p'8=4000kN代入上式。得：=520.85kN=4607.99kN后连杆面积取0.04m2，材料取Q690高强度板材料，σs=690MPa。安全系数：通过以上的受力分析以及强度校核计算，我们可以判断出后连杆是满足要求的。1.4.2前连杆强度校核前、后连杆的结构有很多相似之处。所以它的校核方法和后连杆一致，前连杆截面积取0.04m2，材料取Q690高强度板材料，σs=690MPa。通过以上的受力分析以及强度校核计算，我们可以判断出前连杆是满足要求的。1.5立柱强度验算1.5.1油缸稳定性验算油缸的稳定性条件：（6-21）其中：J12——活柱与中缸的当量惯性矩；PK——油缸稳定性极限力，kN；Pm——油缸最大工作阻力，kN。若要使油缸保持正常运行，需满足以下条件：（6-22）令：J1为活柱断面惯性矩；J2为中缸断面惯性矩；J3为外缸断面惯性矩；d1为活柱直径：380mm；d2为中缸外径：570mm；d3为外缸外径：714mm；D2为中缸内径：420mm；D3为外缸内径：600mm；额定工作阻力：13000KN泵站压力：35MPa.。①计算J1，J2，J3②计算J12，L12其中：L1——活柱伸出长度，2750mm；L2——中缸伸出长度，2680mm；L3——外缸长度，2970mm；L12——活柱端销孔处到最大挠度处的长度，5430mm。根据以及查液压传动设计手册可得的数值。现在，，图中没有，有和，所以取平均值得的值。图1.9时极限力的计算图图1.10时极限力的计算图和，时，；和，时，；取平均值，。将代入：已知,所以,验算合格。已知，即成立。1.5.2活塞杆强度计算满载荷时的油缸挠度δ1：（6-23）L1——双伸缩时为L12；L2——双伸缩时为L3；L——双伸缩时；a——导向套前端至活塞滑动面末端的长度；P——活塞杆最大推力；Go——液压缸自重；α——液压缸轴线与水平面的夹角。导向套和活塞杆的配合间隙△1=2.119mm；缸体与活塞处的配合间隙△2=1.723mm；；；；7061kN。油缸的最大挠度δ：当时：（6-24）当，，时：（6-25）当，，时：（6-26）其中：，双伸缩时；，双伸缩时；；双伸缩时，，，则活塞杆的合应力为：（6-27）其中：Lx——为了活柱与加长杆的配合间隙，以及偏向受力引起的最大偏差。活塞杆的材料为Q890高强度材料，σs=890MPa，安全系数：所以活塞杆符合要求。1.5.3缸体厚度计算缸体厚度校核因为，所以采用