zz100003050支撑掩护式液压支架设计(编辑修改稿)

zz100003050支撑掩护式液压支架设计(编辑修改稿)内容摘要：

200mm ，取 170mm . 支架的最小宽度，一般为 1650～ 1680mm ，取 1650mm ； 支架的最大宽度，一般为 1850～ 1880mm ，取 1820mm。 支架整体机构尺寸确定 底座长度 底座是将顶板压力传递到底板和稳定支架的作用。 在设计支架底座的长度时，应考虑如下方面：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立柱、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。 因此，取底座长度为 3200 mm。 确定四连杆机构和 掩护梁长度 四连杆机构的作用 (1) 通过四连杆机构，使支架顶梁端点的运动轨迹呈近似双曲线，从而使支架顶梁前端的端头离煤壁距离大大减小，提高了管理顶板的性能。 (2) 能承受较大的水平力。 四连杆机构的几何特征 (1) 支架从最高高度降到最低高度时，如图 2－ 1 所示，顶梁端点运动轨迹的最大宽度 70e  mm ，最好为 30mm 以下。 (2) 支 架在最高位置时和最低位置时，顶梁与掩护梁的夹角 P和后连杆与底平面的夹角 Q，如图 2－ 1所示，应满足以下要求： 支架在最高位置时， P≤ 52o ～ 62o ， Q≤ 75o ～ 85o ；支架在最低位置时，考虑矸石便于下滑，以防矸石停留在掩护梁上，根据物理学摩擦理论可知， tanPf ,如果按钢和 矸石的摩擦系数为  ,即： tan  ,求得 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 18 页  ；为了安全可靠在最低工作位置时，应使 P≥ 25176。 为宜，而 Q 角主要考虑掩护梁底部距底板要有一定的距离，防止支架后部冒落的岩石卡住后连杆，使支架不能降下来，一般取 25 ~ 30ooQ。 (3) 由图 21 可知，掩护梁与顶梁铰点 E’和瞬时中心 O之间的连线与水平线的夹角为 Q，设计时，要使 tan  范围内，主要原因是 Q角直接影响附加力 Qy 的数值大小。 图 21 四连杆机构几何特征图 (4) 支架工作段要求曲线向前凸的一段，如图 2－ 1 所示的 h 段，其原因为当顶板来压时，立柱让压而下缩，使顶梁有前移的趋势防止岩石向后移动，又可以使作用在顶梁上的摩擦力指向老塘，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，从而增加了前梁端部的支护力，防止顶梁前端顶板冒落又可以使底座前端比压减小，可防止啃底， 有利移架，再则减少了水平力的合力，由于支架所承受的水平力由掩护梁来克服，所以减轻了掩护梁的受力。 从以上分析得知，为使支架受力合理和工作可靠，在设计四连杆机构的曲线运动轨迹时，应尽量使支架的工作段要取曲线向前凸的一段，所以当已知掩护和后连杆的长度后，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，进行作图计算就可以了，其掩护梁和后连杆构成 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 19 页 的曲柄滑块机构如图 2－ 2所示。 BACD OE39。 图 22 掩护梁和后连杆构成的曲柄滑块机构 从图 2－ 2 可以看 出，当掩护梁和后连杆已知，只要找到前连杆的长度和位置就可以了，其具体作法是顺时针转动后连杆，使支架最高位置时的 E’点向下作近似直线运动，在掩护梁上定有一点在运动中有一段近似圆弧轨迹。 只要找到这个圆弧轨迹的曲率半径和曲率中心，就可以找到前连杆的位置和长度了。 从这个观点出发，只要按支架在工作段，支架由高到低，在掩护梁上前连杆上铰点所作的运动轨迹上，任找几点，把掩护梁上前连杆上铰点连线的垂直平分线所交的点为前连杆的下铰点，这样四连杆机构就可以确定了 四连杆机构的几何作图法 首先用解析法确定掩护梁和后 连杆的长度，如图 2－ 3 所示。 L — 掩护梁长度； 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 20 页 1L — 后连杆长度； 2L — E’点垂直线到后连杆下铰点之距； 1h — 支架最高位置时的计算高度； 1h = 5000 – 500 = 4500 mm 2h — 支架最低位置时的计算 高度； 2h = 3000 – 500 = 2500 mm 从几何关系可以列出 2111 c o sc o s LQLPL  2212 c o sc o s LQLPL  将以上两式联立解得 12121 c o sc o s c o sc o s PPLL  L2P2Q 2h2h1P1Q 1LL1FAA39。 HOHFE39。 39。 E39。 图23 掩护梁和后连杆计算图 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 21 页 按四连杆机构的几何特征所要求的角度， 选定 oP 601  ； oQ 801  ； oP 252  ； oQ 402 。 12121 c o sc o s c o sc o s PPLL  oooo80c o s40c o s 60c o s25c o s   支架在最高位置时的值为： 1111 s ins in QLPLh  因此掩护梁的长度为： 1111s ins in QLLPhL oo 80s in 4 5 0 0 = 2910 mm 取 L = 2910 mm 后连杆长度为： LLLL  11  = 20xx mm 取 1L = 20xx mm 前后连杆上铰点之间的距离 L’为： 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 22 页 一般， L’ = L L’ = L = 2910 = 728 mm 具体作图步骤如下： L39。 L1La图 24 四连杆几何作图法原理图 (1) 确定后连杆下铰点 O 点的位置，使它大体比底座略高，一般为 200～250mm，太低安装销子困难，太高底座又笨重。 (2) 过 O 点作水平线 H－ H 线与底座相平行。 (3) 过 O 点作一条直线与水平线 H－ H 线相交其交角为 1Q。 (4) 以 O 点为圆心，以 1L 为半径作圆，与该直线相交于 A 点，即为后连杆与掩护梁的上铰点。 (5) 过 A 点作一条直线与水平线 H－ H 线相交其交角为 1P。 (6) 以 A 点为圆心，以 L 为半径作圆，与该直线相交于 E’点，即为掩护梁、与顶梁的铰点。 (7) 过 E’点作一条直线与水平线 H－ H 平行的 F－ F 直线，则 H－ H 线与F－ F 线的距离为 h，即为液压支架最高位置的计算高度。 (8) 以 A 点为圆心，以 倍的 L 为半径作 圆，即为 前连杆的上铰点。 (9) 过 E’点作 F－ F 线的垂线。 假设在液压支架升降过程中， E’点近似在此直线上滑动。 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 23 页 (10) 在垂线上作液压支架在最低位置时，顶梁与掩护梁的铰点为 E’’’。 (11) 取 E’E’’’中点为 E’’点，为液压支架在降到中间位置时，掩护梁与顶梁的铰点。 (12) 以 O 点为圆心，以 1L 为半径作圆弧。 (13) 以 E’’点为圆心，以掩护梁长 L 为半径作圆，与圆弧相交于 A’点，此点为液压支架在降到中间位置时，掩护梁与后连杆的铰点。 (14) 以 E’’’点为圆心，以掩护梁长 L 为半径作圆，与圆弧相交于 A’’点，此点为液压支架在最高位置时，掩护梁与后连杆的铰点。 (15) 并以 A’点为圆心，以 倍的 L 为半径作圆，与 E’’A’相交于 B’点。 以 A’’点为圆心，以 倍的 L 为半径作圆，与 E’’’A’’相交于 B’’点。 即 B、 B’、 B’’三个点为液压支架在三个位置时的前连杆的上铰点。 (16) 连接 A’O、 A’’O，为液压支架降到中间位置和最低位置时，后连杆的位置。 (17) 分别作 BB’和 B’B’’的垂直平分线交于 C 点，即为前连杆的下铰点，BC 为前连杆的长度。 (18) 过点 C 向 H－ H 线作垂线，交于 D 点。 则 AO、 AB、 BC、 CD 为液压支架的四连杆机构。 按以上步骤作图，结果如图 25 所示 HP1аOCDHQ1HA39。 39。 B39。 39。 A39。 AB39。 BE39。 39。 39。 E39。 39。 FE39。 F859980183520xx7282910图 25 四连杆机构的作图结果 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 24 页 确定顶梁的长度 顶梁长度：    eCPGQALBL  111 c o sc o s 式中 B— 液压支架的配套尺寸； 液 压 支架 的配 套设 备有 ： MG － 750/1910WD 型 采煤 机 ，SGZ1000/2700 型刮板输送机。 其配套尺寸如图 2－ 6 所示。 24258002501000240135 B A— 后连杆长度， A = 20xx mm ； G— 掩护梁长度， G = 2910 mm ； e— 支架由高到低顶梁前端最大位移量， 50e mm ； C— 梁端距， 图 26 液压支架与配套设备的关系图 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 25 页 考虑由于工作面顶板起伏不平造成输送机和采煤机的倾 斜，以及采煤机割煤时垂直分力使摇臂和滚筒向支架倾斜，为避免割顶梁而留的安全距。 取 C = 300 mm ； 1Q — 液压支架在最高位置时，后连杆与水平面的夹角。 由前面知， oQ 801  ； 1P — 液压支架在最高位置时，掩护梁与水平面的夹角。 由前面知， oP 601  ；    eCPGQALBL  111 c o sc o s    503 0 060c o s2 9 1 080c o s2 0 1 03 2 0 02 4 2 5  oo = 4169 mm 取 L = 4170 mm 液压支架的性能参数 液压支架的支护强度 支护强度： 510q KM   MPa 式中 K— 作用于支架上的顶板岩石厚度系数，一般为 5～ 9。 取 K = ； M— 截割高度， m。 取最大截割高度， M = m ρ — 岩石密度，一般取 10 ( 3kg m ) 510  KMq 53  = (MPa ) 液压支架的工作阻力 支架支撑顶板的有效工作阻力为 310R qFc kN 式中 Fc— 支架的支 护面积， 2m   F c L C B K   2m 式中 L— 支架顶梁长度， L = m ； C— 梁端距， C = m ； B— 支架顶梁宽度， B = m ； 中国矿业大学 20xx 届本科生毕业设计 第 26 页 K— 架间距， K = m。   KBCLFc       2m 310 qFcR  = kN 液压支架的初撑力 初撑力的大小对支架的支护性能和成本都有很大影响。 较大的初 撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性。 但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求提高。 一般取初撑力为（ ～ ）倍的工作阻力。 取 初撑力为 ： 8 0 0 01 0 0 0 R kN 液压支架的移架力和推溜力 移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。 一般厚煤层支架的为移架力 300～ 400 kN ，取移架力为 400 kN ； 推溜力一般为 100～ 150 kN ，取推溜力为 150 kN。 立柱布置 该液压支架采用单伸缩立。