某綜采工作面液壓支架的受力分析計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22425某綜采工作面液壓支架的受力分析計(jì)算過程案例 1322301.1支護(hù)技術(shù)參數(shù) 1102411.1.1支護(hù)面積 1311991.1.2支護(hù)強(qiáng)度 2241011.1.3支架理論支護(hù)阻力 211231.1.4立柱缸徑計(jì)算 2139331.1.5立柱的初撐力 361951.1.6安全閥壓力和立柱工作壓力 363061.1.7缸的厚度 4158061.1.8推移千斤頂缸徑 5215341.1.9平衡千斤頂?shù)膮?shù)確定 6217801.2液壓支架的受力計(jì)算 8180191.2.1分離頂梁受力 952691.2.2分割出頂梁與掩護(hù)梁來研究受力 1019331.2.3取掩護(hù)梁為分離體 1226011.2.4底座受力計(jì)算 13213111.2.5頂梁載荷的分布 1468961.3實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度 15230261.4支護(hù)效率 151.1支護(hù)技術(shù)參數(shù)1.1.1支護(hù)面積在前面已經(jīng)設(shè)計(jì)出了分部件，這些部件的基本參數(shù)，是受力分析支架的前提。支護(hù)面積主要由頂梁長度和寬度確定，計(jì)算過程如下：（5-1）=2.6×(1.55+0.4)=11.47m2其中：Ml——支護(hù)面積，m2；b——頂梁前端與煤壁之間的距離，b=0.35～0.5m，取b=0.4m；1.1.2支護(hù)強(qiáng)度按下式計(jì)算：（5-2）=7×8.8×2.5×103×10-5=1.54MPa其中：S——頂梁上頂板的巖石厚度，取S=7；H——最大支護(hù)高度，為8.8m；γ——頂板中的巖石密度，取2.5×103kg/m3。1.1.3支架理論支護(hù)阻力理論支護(hù)阻力：23823kN1.1.4立柱缸徑計(jì)算立柱缸徑內(nèi)徑按照公式5-3計(jì)算：Dd=（5-3）==63.14cm其中：Dd——立柱缸體內(nèi)徑，cm；F1——支護(hù)阻力，F(xiàn)1=Fcq=24224kN；xa——立柱數(shù)，為2；pa——安全閥調(diào)正壓力，查《液壓閥的使用與維修手冊》取pa=40MPa；φa——立柱最大傾角，φa=18°。取標(biāo)準(zhǔn)值后缸體內(nèi)徑D=600mm。1.1.5立柱的初撐力初撐力計(jì)算公式為：（5-4）其中：p'b——泵站額定工作壓力pb減去泵站到支架壓力損失的值，p'b=31.5MPa1.1.6安全閥壓力和立柱工作壓力安全閥壓力：（5-5）其中Fz為理論阻力，按下式計(jì)算：（5-6）式中αn——支架在最高位置時的立柱傾角，9°。Pa=立柱工作阻力p2：（5-7）按標(biāo)準(zhǔn)取pa=46.5MPa，得：由上可得，，接近掩護(hù)式支架取p1=0.7p2為宜的標(biāo)準(zhǔn)。1.1.7缸的厚度缸底厚度由下式計(jì)算：（5-8）其中：δ'——安全閥的值，P=46.5MPa；[σ1]——缸底材料許用應(yīng)力，鑄鋼=100MPa。[σ2]——缸體材料的許用應(yīng)力，Q890高強(qiáng)鋼=890MPa。圖1.1缸底厚度3.缸體厚度計(jì)算△1=13.270mm（5-9）△2=7.916mm（5-10）綜合以上情況考慮，本設(shè)計(jì)的立柱尺寸如下：活柱直徑：380mm；中缸外徑：570mm；外缸外徑：714mm；中缸內(nèi)徑：420mm；外缸內(nèi)徑：600mm；泵站壓力：35MPa.。1.1.8推移千斤頂缸徑圖1.2推移千斤頂?shù)母讖接?jì)算公式Dt=（cm）（5-11）dt=（cm）（5-12）其中：dt——活塞桿直徑。本設(shè)計(jì)中，選用浮動活塞桿式推移千斤頂，推力為990kN，拉架力為505kN。代入上式，得dt===19.0cmDt==27.6cm取標(biāo)準(zhǔn)值：推移千斤頂內(nèi)徑/外徑：290mm/350mm，活塞桿直徑：200mm。1.1.9平衡千斤頂?shù)膮?shù)確定平衡千斤頂?shù)睦D1.3平衡千斤頂拉力計(jì)算圖采用分割法，單獨(dú)進(jìn)行受力分析，然后以O(shè)點(diǎn)為瞬心取矩列平衡方程式：（kg）（5-13）（kg）（5-14）其中：S——力pc至瞬心點(diǎn)O點(diǎn)的距離，1.78m；b——立柱至瞬心點(diǎn)O點(diǎn)的距離，3.8m；Pc——作用在支架后部的巖石重量，kN；Lt——巖石計(jì)算長度，3.8m；r——作巖石容重，一般為25kN/m3。對g點(diǎn)取矩可得平衡千斤頂?shù)睦拉：（kg）（5-15）其中：e——頂梁后鉸點(diǎn)至立柱的距離，1.67m；d——平衡千斤頂?shù)巾斄恒q點(diǎn)的距離，0.48m；1839.2kNpt===861.5kNp拉===2997.3kN平衡千斤頂?shù)耐屏θ№斄簽榉蛛x體，對g點(diǎn)取矩，即（5-16）其中：e——立柱到頂梁后鉸點(diǎn)的長度，1.67m；p推==4091.28kN平衡千斤頂缸徑Dc=（5-17）Dc==33.47cm查表取標(biāo)準(zhǔn)值，本設(shè)計(jì)平衡千斤頂拉力3000kN、推力4000kN、桿徑280mm、缸徑340mm。1.1.10支撐力分布和承載由于所設(shè)計(jì)的是掩護(hù)式支架，該類架型的頂梁上的支撐力分布較為平均，而且比其他架型頂梁前端支護(hù)能力要強(qiáng)，頂梁和控頂距都較短也是其一大特點(diǎn)。圖1.4掩護(hù)式支架支撐力分布1.2液壓支架的受力計(jì)算液壓支架的整體受力情況如圖所示。圖1.5頂梁受力1.2.1分離頂梁受力頂梁分離體受力圖所示。各力對a點(diǎn)取矩：圖1.6頂梁分離體受力（5-18）x=其中：p8——平衡千斤頂?shù)耐屏蚶ΓㄔO(shè)推力為正，拉力為負(fù)）1.2.2分割出頂梁與掩護(hù)梁來研究受力對O點(diǎn)取矩，可得F1的表達(dá)式。圖1.7頂梁和掩護(hù)梁分離體（5-19）根據(jù)∑Mα=0以及∑Mα=0的關(guān)系式，整理出可求出F1：把F1的值代入上式可解出x。p8為正且W=0時，F(xiàn)1有最小值。p8為負(fù)且W=0.3時，F(xiàn)1有最大值。把代入上式，可得：F1=26786.36kN將F1的數(shù)值代入求x的公式，解得：x=1.543m把圖1.5中的受力都轉(zhuǎn)換成x和y軸上的力。通過這一步可以求出，頂梁與掩護(hù)梁鉸點(diǎn)內(nèi)力xa和ya：（5-20）（5-21）平衡千斤頂為正時，兩鉸點(diǎn)有最大值，此時再進(jìn)行核算，前后連桿也是如此。計(jì)算可xa和ya的值：-1848.93kN=2281.73kN1.2.3取掩護(hù)梁為分離體圖1.8掩護(hù)梁分離體由圖可得：（5-22）（5-23）將α2=58°，α3=55°，α4=78°，p'8=4000kN代入上式。得：=520.85kN=4607.99kN1.2.4底座受力計(jì)算底板對底座的支承反力F1＇和F1的大小相等。圖1.9整體支架分離體受力對d＇點(diǎn)取矩：x'=（5-24）所以當(dāng)p8為負(fù)時，F(xiàn)1和F1＇皆有最大值，校核底座強(qiáng)度時也是如此。x'==1.535m1.2.5頂梁載荷的分布如圖所示，把頂梁所受到的力抽象成三角形來進(jìn)行分析。由于x=1.543m小于，所以頂梁載荷呈三角形分布。圖1.10頂梁三角形載荷分布頂梁前端比壓q2是0，頂梁后端比壓q3為：（5-25）將F1=26786.36kN，x=1.543m，Bm=2.24m代入下式求出頂梁后端比壓q3：=1.167MPa1.3實(shí)際支護(hù)強(qiáng)度算到這里，整個支架的各個部件結(jié)構(gòu)尺寸都已經(jīng)確定。掩護(hù)式支架的支護(hù)強(qiáng)度會隨著支撐高度變化。（5-26）=3.0MPa1.4支護(hù)效率按下式計(jì)算：