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（优秀毕业全套设计）液压支架的运动仿真设计（整套下载）

.四连杆机构各部尺寸的确定四连杆机构各部参数如图.所示，图中的为支架在最高位置时的计算高度。令图.四连杆机构参数图四连杆的作用四连杆机构是现代液压支架主要的稳定机构，其主要作用是保证支架纵向和横向的稳定性承受和传递载荷以及保持液压支架的整体刚度等。对于四连杆的选择形式，大多数都是采用前整体后单的形式，这样可以增加尾部的空间。具有四连杆机构的液压支架从问世以来，经过长期的实践考验，显示出巨大优越性，并从根本上克服了支撑式支架稳定性和力学持性的缺陷，成为液压支架技术发展史上的个重要里程碑。现代掩护式和支撑掩护式支架都用前后连杆把掩护梁和底座连结在起，这样组成的双摇杆四连杆机构可使支架升降时保持比较稳定的梁端距，即要求掩护梁和顶梁的铰接点的运动轨迹近似为条直线，故称底座前连杆后连杆和掩护梁组成的机构为近似直线机构，从而得到个近似相等的端面距，以提高管理顶板性能，使支架能承受较大的水平力。液压支架升降时，顶梁的运动轨迹是由四连杆机构决定的，既有顶梁与掩护梁的铰点的轨迹所决定，其轨迹如图.所示图.升降柱运动轨迹支架四连杆机构的运动轨迹支架在最大高度和最小高度范围内运动时，点的运动轨迹呈种形式双向摆动段单向向后摆动段和单向向前摆动段和段。选择不同的四连杆参数．可以使点轨迹处于上述种曲线段。支架工作时，受到顶板载荷的作用，有下缩趋势。当点轨迹处于段时，顶梁相对于顶板有向煤壁移动的趋势，顶板对顶粱的摩擦力指向采空区侧。当点轨迹处于段时，顶梁相对于顶板有向采空区移动的趋势，此时顶板对顶梁的摩擦力指向煤壁。当顶板运动趋势超过支架运动趋势时，顶梁与顶板间的摩擦力方向将取决于顶板的运动趋势。从顶板管理方面分析，顶梁向煤壁方向移动比顶梁向采空区方向移动有利。前者对于保持粱端顶板处于挤压状态有利，而后者容易导致顶板产生离层或断裂，造成顶板断裂线前移或梁端冒顶。因此，合理设计四连杆参数．使支架工作段内，点轨迹处于段比较理想，但对于调高范围大的支架，要达到要求是困难的。然而，由于四连杆销孔间隙的作用，使点实际运动轨迹与上述理论轨迹不完全相同。为了保持支架梁端距的稳定，般应控制梁端摆动幅度。液压支架的纵向稳定性完全是由四连杆机构决定的，而不取决于立柱的多少。液压支架实际受力状态十分复杂，经常受到非对称载荷和横向载荷的作用，保持支架横向稳定性和整体刚性十分重要。如图示支架立柱为二力构件，不具有承受较大横向载荷的能力。支架的横向载荷只能靠四连杆机构承受。四杆机构之间的关系掩护式和支撑掩护式支架的四连杆机构都是双摇杆机构。双摇杆机构形成的条件是最短杆和最长杆之和小于其余两杆长度之和，而最短杆为上连杆掩护梁，最短杆的对边为固定杆底座，即。在点作角，再取定长度与交于点，点作为后连杆和掩护梁的铰接轴。以为圆心，为半径画圆弧。以为圆心，以的长度为半径画圆弧与弧交于点。点和点就是后连杆在支架为最小高度和最大高度时的极限位置。在上取长度，必须使。点作为前连杆与掩护梁的铰接轴。,这样就是最短杆。而且要使.于是点成为前连杆和底座的铰接轴。之间的轨迹的校核。在弧内平均取几点，例如点，依次的以为圆心，以为半径画弧，与以点为圆心为半径的弧交于点，连接，并都给予延长得点，使。这样，所形成的曲线要接近直线。如果差别太大，要改变四连杆的尺寸或角度，以上述的过程画出间的轨迹，使近似于直线。除要求水平偏移量不超过规定值外，对角的变化要求均匀。特别要注意在最大高度时，不要发生突变。角是连杆瞬时中心与掩护梁铰接轴的连线和顶梁延长线之间的夹角。注意，上的点，可以不在连线上。确定掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面之距按同类型支架用类比法来确定得掩护梁上铰点至顶梁顶面之距为后连杆下铰点至底座底面之距为。所的结果取整后得.度度度度顶梁长度计算根据支架工作方式和设备配套尺寸来确定顶梁长度。支架工作方式对顶梁长度的影响支架工作方式对支架顶梁长度有很大影响。先移架后推溜方式及时支护要求顶梁有较大长度先推溜后移架方式滞后支护要求顶梁长度较小。这是因为采用先移架后推溜的工作方式时，支架要超前输送机个步距，以便采煤机过后，支架能及时前移，支控新暴露的顶板，做到及时支护，因此，先移架后推溜时顶梁长度要比先推溜后移架时的顶梁长度要长个步距，般为。本次设计采用及时支护方式。顶梁长度计算顶梁长度配套尺寸底座长度••掩护梁与顶梁铰点至顶梁后端点之距式.式中底座长度底座前端至后连杆下铰点之距支架由高到低顶梁前端点最大变化距离支架在最高位置时，分别为后连杆和掩护梁与水平面的夹角。采煤机.，刮板输送机。查综采设备手册得三机配套尺寸为配套尺寸代入相关数据得顶梁长度顶梁的宽度顶梁不仅必须满足支架的工作阻力的要求，还要使顶梁覆盖住顶板，以减少矸石的冒落。顶梁的覆盖率为顶梁面积与控制顶板面积比值的百分数，即式.式中顶梁宽度顶梁长度架间距顶梁前端到煤壁的距离中等稳定顶板般取。如果给定和值，可以求出值，即式.取，ε。顶梁宽度的决定，除用上式计算外，还要考虑到整体支架与节溜槽长度相匹配的问题。故顶梁宽取.。支架主要部件的设计.支架主要部件的设计要求各部件设计要求要满足总体配套的要求，就是应满足采煤机双输送机和支架配套的空间要求。各部件设计的基本要求四连杆机构应进行优化设计，使支架梁端距变化小，支架受力状态最佳，结构上既满足工作空间要求，又能承受足够的纵向横向力及扭矩。前梁由前梁千斤顶控制，可上下摆动，与顶板保持良好的接触，维护机道上方顶板。挑梁是和前梁铰接的可翻转支护板，由防片帮千斤顶控制，可及时支护，并超过水平线上挑，拉架时收回，还可在移架后支护煤壁，以防止片帮。顶梁顶梁是支架主要承受顶板压力的部件，并起切顶作用。它可多次反复支撑顶煤，以利于放煤。顶梁装有侧护板，活动侧装有千斤顶和弹簧，防止架间漏煤矸及调节支架间距。掩护梁受扭力和横向载荷力大，是十分重要的部件。底座底座是将支架承受的顶板压力和侧向力传至底板。它既要有足够的强度和刚度，又应满足底板比压不超限。保证支架整体稳定性的关键是在底座上铰接四连杆机构，在底座中间设置有推移装置，侧面设置拉后输送机的千斤顶和推移杆。推移装置此机构关系到支架能否正常推移，由千斤顶和推移杆组成。推移杆结构有长推杆或是由两部分短推移杆组成。液压控制系统及立柱千斤顶液压系统由各液压件管路系统组成，它应保证立柱千斤顶完成支架要求的各种性能，并达到设计技术参数。.顶梁的设计图.支架的顶梁顶梁前后分别与前梁和掩护梁铰接，球面柱窝与立柱的活柱头相连。顶梁有铰接耳座与四连杆机构的上连杆联接，此外还设有所需千斤顶的耳座，如前梁掩护梁千斤顶耳座。顶梁体箱式结构件的设计可根据总体受力分析，按不同支护高度时各部件最大受力值计算其强度。般柱窝断面为最危险断面，断面安全系数应大于.，同时要充分考虑各个铰接孔的挤压强度，以免孔受塑变拉长而损坏，特别是与上连杆铰接的耳座，定要加大强度。侧护板与导杆连接的结构以长方形拉板为好，可以保证导杆与侧护板的连接强度。其机构与般掩护式支架相同，梁体由钢板焊成箱式结构件，设计强度要求同上，安全系数大于.，侧护板设计要考虑降架式不与邻架侧护板脱离接触。侧护板采用长方形拉板与导杆连接，支架工作阻力吨以上时，侧推千斤顶采用内供液式，有利于保证梁体的焊接强度。本设计采用铰接式的顶梁，具体结构见图纸。.底座的设计液压支架的底座图.四连杆机构的底座底座为整体式刚性底座，四连杆机构铰接在底座前部有的铰接在中部或后部，有两个球面柱窝与立柱缸底相连，底座中间布置有推移装置，侧面有拉后输送机千斤顶固定耳座。该底座整体性强，稳定性好，与底板接触面积大，比压小。由于四连杆机构在中部连接，使底座受力状态不好。上连杆与底座的铰接座为两突出的内主筋形成的箱体结构，应合理设计，使突变过渡处强度足够，呈圆弧状过渡，以免损坏。本设计采用整体式刚性的底座，具体结构见图纸。.支架技术参数和立柱的设计支护面积支架的支护面积按下式计算式.式中支护面积，移架后顶梁前端点到煤壁的距离，般.将各数值代入公式.得支架的支护面积为.支护强度支护强度的计算可借助表.，首先按表.根据老顶级别和直接顶类别确定支架架型，再根据老顶级别和采高确定支护强度。由于实际最大采高不定正好和表.所列采高相同，所以要用插值法重新计算。式.式中当支架最大采高为时，支架应有的支护强度，在架型选样表.中与低于但与之相邻的采高相对应的支护强度在架型选择表.中与高于但与之相邻的采高相对应的支护强度，所对应的采高，所对应的采高，。根据表.将各数值代入公式得支护强度为支架理论支护阻力为•式.代入数值得确定立柱的技术参数立柱缸径按下式进行计算式.式中立柱缸体内径，支架承受的理论支护阻力，每架支架立柱数安全阀调整压力按产品样本选取或参考同类支架选取。其中，型型立柱最大倾角度，支架降到最低工作位置时，角最大。将各数值代入公式.得立柱缸径为按北京煤矿机械厂标准表.选取比计算值大的标准值作为内径，再选取配合尺寸。表.内径标准单位查表.，选，查表，选取配合尺寸为外缸内径，活柱外径，工作阻力，额定工作压.，泵站压力.。取泵站额定工作压力减去从泵站到支架沿程压力损失后的值为，代入公式得立柱初撑力为安全阀压力与立柱工作阻力的确定立柱的工作阻力安全阀的调整压力，按选定后的立柱缸体内径和支架承受的理论支护阻力来确定。即式.式中的按下式计算式.式中支架在最高位置时立柱倾角，度将数据代入公式得为由公式得安全阀的调整压力为求出后，在选定种动作压力与相近的标准安全阀。此安全阀的动作压力即为支架安全阀的调整压力。取。立柱工作阻力按下式进行计算式.将各数值代入公式得立柱工作阻力为表.支架工作阻力数值圆整标准圆整取支架工作阻力为，则。最小导向长度的确定当活柱全部伸出时，从活塞导向环中点倒导向套中点的距离称为最小导向长度的，如图.所示。如果导向长度过小，将使立柱的初折曲增大，影响立柱的强度和稳定性。因此在设计时，必须保证有定的最小导向长度。般要求满足下式。式中立柱最大工作行程，缸筒内径，般导向长度，当缸内径，取活柱外径的倍。。活塞宽度则取缸内径的倍。取缸内径的倍。为了保证导向长度，过分增大导向套长度和活塞宽度都是不适宜的，最好在活塞上不装个距离套，距离套的宽度有所需要的最小导向长度决定。图.立柱导向长度关系图缸筒活塞导向环距离套导向套缸盖活柱缸底厚度计算掩护式和支撑掩护式支架立柱的缸底，般在缸内做成平地，在缸外做成球面形，如图所示。在直径处的底后可用下列公式计算式中缸内所能形成的最大压力，.缸底材料的许用应力，铸钢。图.立柱缸底示意图缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体的外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。般液压缸的缸体长度不应大于内径的倍。支护效率整台支架的工作阻力是由立柱工作阻力产生的。对于掩护式支架而言，用支护效率来评价立柱工作阻力转为支架工作阻力的有效程度，效率按下