柱、千斤顶完成支架要求的各种性能,并达到设计技术要求。
3.2底座的设计
液压支架底座最常用的形式有3种,即整体刚性底座、底分式刚性底座和铰接分体底座。在本次设计中我们采用整体刚性底座,在其中挡前部一般有一高度为50~100mm的小箱体结构,中档后部上方为箱形结构,推移千斤顶一般安装在箱形体下面,整体刚性底座立柱柱窝前一般要设计一过桥,以提高底座的整体刚性和抗扭能力,整体刚性底座的整体刚度和强度很好,底座面积大,从而有利于减小对底板的比压。四连杆机构铰接在底座后部,在两个主筋中间形成较高的铰点位置,这主要是为了形成足够的后工作空间,在不影响人行通道的基础上,前、后连杆铰接点应尽量前移。在两个主筋间下部布置有推拉装置。有四个球面柱窝与立柱缸底相连,在底座侧面靠前位置设有拉后输送机千斤顶的可拆装固定耳座。该底座整体性强,稳定性好,比压小。
为方便行人及工作人员操作,前后立柱下铰点的水平距离为825mm,前排立柱距底座前端点的距离为450mm,前连杆与后连杆下铰点的水平距离为1005mm,底座全长2380mm,底面宽1350mm,中间为安装推移千斤顶留有推溜槽。
底座上的相关结构尺寸如图3.1所示:
图3.1 底座结构简图
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3.3 连杆
连杆分前连杆与后连杆,前连杆有一根,后连杆有两根,两端都有销孔,用于与掩护梁和底座的铰接,前连杆长2369mm,前后销孔的直径为?65mm,厚207mm,宽350mm,主筋为厚30mm的钢板,加强板的厚度为20mm;后连杆两边中心孔中心之间的距离为1800mm,销孔直径为?101mm,钢板材料均为16Mn,前连杆作为整体式,由左右两部分焊接而成,后连杆则为单杆机构。连杆结构如图3.2所示:
图3.2 连杆结构简图
4 主要零部件的强度校核
4.1底座强度校核
(1) 形心位置
各板件的计算数据如下表:
序号 数量 1 2 81 34 30.3 2 6 93 17.5 7447.75 3 1 270 1 90 FNcm2 YNcm Jncm4 结构件形心的位置:
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yc??(Fnyn)2?81?34?6?93?17.5?270?1==15.7cm (4.1)
2?81?6?93?270?Fn(2)惯性矩
.75?93 J??[Jn?Fn(yn?yc)2]=2?[30.3?81?(34?15.7)2]?6?[7447?(17.5?15.7)2]?[90?(1?15.7)2]=101113.29cm4 (4.2)
(3) 弯曲应力
M(35?yc)1047.56?105?(35?15.7)2??==19995.3 N/cm (4.3)
J101113.29(4) 安全系数
钢板材料选取16Mn,?s=34335N/cm n?2?s34335= =1.72 (4.4) ?19995.3
4.2 轴销的强度校核
设轴销截面积为Fe,抗弯模数为W,轴销所受弯矩为Mc,所受剪力为R,则轴销弯曲应力?n和剪应力 分别为:
?n?Mc4774.5??225.15MPa (4.5) W21205.75R159.15?103????56.29MPa (4.6) 2Fe??302?合??n?3?2?225.152?3?56.292?245.35MPa (4.7)
安全系数 n??s685??2.79?[n] (4.8) ?合245.35故销轴符合强度条件。
4.3 耳板的强度校核
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支架所有连接处的耳板,要受到挤压和拉伸作用,所以,要计算挤压应力和拉应力进行强度校核。如图4.1所示。
图
4.1后连杆耳板结构简图
耳板在挤压应力 F6作用下,销轴向耳板销孔挤压。所以耳板所受挤压应力按下式计算:
?挤?
F6ae (4.9) Zbd式中 ae——偏载系数,一般取ae=1.2; Z——耳板数量; b——耳板厚度; d——销孔直径;
bd——耳板受挤压的投影面积。 挤压安全系数为: n????挤???1.7?s?n (4.10)
???挤?挤式中 ?n? 取1.3。
耳板受拉的危险断面为销轴直径处,其拉应力为:
?拉?F6ae (4.11)
B?db?e? 23
式中,Be——耳板宽度,如图4.2所示。 安全系数为:
F6n?式中 ?n?取1.3
?s??n? (4.12) ?拉
图4.2耳板结构简图
5 底座设计分析
5.1 底座受力情况
底座通过立柱,前后连杆支撑支架的顶梁及掩护梁,是支架的主要承压部件,主要对其压力强度进行校核,基本不受弯矩影响。
底座受力如图5.1所示:
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