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      新標(biāo)準(zhǔn)下的液壓支架掩護(hù)梁、前后連桿受力分析

      2018-10-31 01:56程錦翟萌萌
      山東工業(yè)技術(shù) 2018年18期
      關(guān)鍵詞:液壓支架受力分析

      程錦 翟萌萌

      摘 要:本文就新標(biāo)準(zhǔn)《液壓支架通用技術(shù)條件》(MT312-2000)有關(guān)頂梁偏載試驗(yàn)對(duì)頂梁、掩護(hù)梁、前連桿、后連桿等部件受力帶來(lái)的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析,并用實(shí)例說(shuō)明2000標(biāo)準(zhǔn)與92標(biāo)準(zhǔn)扭矩量值和差值。

      關(guān)鍵詞:新標(biāo)準(zhǔn);液壓支架;受力分析

      DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.003

      1 新老標(biāo)準(zhǔn)頂梁偏載分析

      《液壓支架通用技術(shù)條件》(MT312-2000)新標(biāo)準(zhǔn)已于2001年8月起開始強(qiáng)制執(zhí)行。

      頂梁偏載試驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)掩護(hù)梁、前后連桿抗扭能力,最主要是針對(duì)加載工況。新老標(biāo)準(zhǔn)在此工況中有較大的差別,主要體現(xiàn)在加載位置和試驗(yàn)高度上:一是新標(biāo)準(zhǔn)墊塊位置位于頂梁0.1B處,老標(biāo)準(zhǔn)墊塊位于一側(cè)立柱上;二是前者試驗(yàn)高度為支架最低高度加300mm,而后者試驗(yàn)高度為2/3支架行程。

      常見液壓支架如四柱支撐掩護(hù)式支架和反四連桿支架等,主要為四連桿機(jī)構(gòu),取頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿為脫離體,利用瞬心點(diǎn)的特性,建立平衡方程,求頂梁合力和合力作用點(diǎn)位置。

      Q=[P1×(T12-T13)+P2×(T14-T15)]/[T5-ff+(y5-y0)] (1)

      Lx=[(P1×T13+P2×T15+Q×ff×L8)/Q+B9] (2)

      利用掩護(hù)梁脫離體,建立平衡方程求前后連桿力:

      F1=[(Q-T7)×cosA-(T6-ff×Q)×sinA]/(sinA2×cosA-sinAcosA2) (3)

      F1=[(Q-T7)×cosA2?-(T6-ff×Q)×sinA2]/(sinA×cosA2-sinA2cosA) (4)

      其中:Q頂梁合力;LX頂梁合力作用位置;F1前連桿力;F2后連桿力。

      T12,T13,T14,T15,為幾何數(shù)據(jù);ff摩擦系數(shù)取值范圍一般情況0.0~0.3之間;T6=P1×sinA3+P2×sinA4;T7=P1×cosA3+P2×cosA4

      頂梁偏載老標(biāo)準(zhǔn)頂梁所受扭矩:

      (5)

      式中LZ為柱間距。

      頂梁偏載新標(biāo)準(zhǔn)所受扭矩簡(jiǎn)化如下:

      (6)

      新老標(biāo)準(zhǔn)掩護(hù)梁所受扭矩為:

      M1=M0cosA5 (7)

      前后前連平均扭矩為:

      (8)

      前連桿所受扭矩:

      (9)

      后連桿所受扭矩:

      (10)

      其中:

      式中:A66——掩護(hù)梁軸線與前連桿軸線夾角;A77——掩護(hù)梁軸線與后連桿軸線夾角;K前——前連桿扭轉(zhuǎn)剛度;K后——后連桿扭轉(zhuǎn)剛度。

      連桿扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算式:

      (11)

      式中:G——連桿的剪切模量,鋼材G=8×1010N/m2;J ——連桿截面的極慣性矩,對(duì)于組合連桿可以求出其當(dāng)量極慣性矩;L ——連桿長(zhǎng)度,對(duì)于組合連桿求出其當(dāng)量長(zhǎng)度。

      由于液壓支架中常見的是組合連桿,其當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算式:

      (12)

      式中:K1和K2分別是兩桿截面扭轉(zhuǎn)剛度;K3為中段連板扭轉(zhuǎn)剛度。

      液壓支架通常兩桿截面相同,即K1=K2,式(12)改寫成:

      (13)

      從式(9)、(10)和(11)可得出前后連桿所分配的扭矩大小與連桿的扭轉(zhuǎn)剛度成正比,與其長(zhǎng)度成反比。

      以1.5m支架間距、1.44m寬度頂梁和0.77m立柱間距為例,對(duì)比公式(5)、(6)新標(biāo)準(zhǔn)掩護(hù)梁所受扭矩從墊塊位置比老標(biāo)準(zhǔn)大約49%。掩護(hù)梁背角A5從36.4°約變?yōu)?1.5°,掩護(hù)梁扭矩增大約15.7%。兩者掩護(hù)梁扭矩增加約72.3%。由公式(8)可知,角度Acp-A5從2/3h的41.3°到最低位置加0.3m位置的17.3°左右,由于支架試驗(yàn)高度變化對(duì)前后連桿平均扭矩要增加約27.1%,加上墊塊位置變化增加約49%,新老標(biāo)準(zhǔn)前后連桿扭矩增加約89.2%。

      2 實(shí)例分析----四柱支架頂梁偏載

      以四柱支撐掩護(hù)式支架ZZ8000/18/35為例,最高位置3.5m,最低位置1.8m,2/3行程試驗(yàn)高度2.8m,新老標(biāo)準(zhǔn)頂梁扭矩分別為461472.7kN·cm和312007.3kN,新比老大47.9%;新老標(biāo)準(zhǔn)掩護(hù)梁扭矩分別為421587.2kN·cm和251619.9kN·cm,新比老大67.5%;新老標(biāo)準(zhǔn)前連桿扭矩分別為210852.9kN·cm和M4=113842.6kN·cm,新比老大85.2%;新老標(biāo)準(zhǔn)后連桿扭矩分別為223895.4kN·cm和120884.4kN·cm,新比老大85.2%。

      參考文獻(xiàn):

      [1]中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).MT312-92液壓支架通用技術(shù)條件[M].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1993.

      [2]中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).MT312-2000液壓支架通用技術(shù)條件[M].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

      [3]張惠民,杜忠孝.液壓支架零部件設(shè)計(jì)合理計(jì)算方法的研究[M].課題鑒定資料匯編,1995.

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