中国矿业大学2013届本科生毕业设计
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Lt——岩石计算长度，m； Bm——顶梁最大宽度，m；
3?——岩石容重，??25kN/m；
已知：hm?3m,Lt?4.421m，Bm?1.85m，s=3.5m，b=5.638m
Pc?hm?Lt?Bm??=3×4.421×1.85×25=613kN
故，
Pt?Pc?S613?3.5??380kN b5.638再取顶梁为分离体，对g点取矩列平衡方程，可求得平衡千斤顶的拉力P拉,即
?Mg?0得：
P拉?Pt?e KN （5-13）d
式中： e——立柱到顶梁后铰点的距离，m；
d——平衡千斤顶到顶梁与掩护梁后铰点的距离，m； 已知：e=1.104m，d=0.62m，
P拉?Pt?e380?1.104??675kN d0.62计算平衡千斤顶推力时，设支架的支撑合力Pc的作用点分顶梁前后段且长度比为2：1，用这个比例来计算平衡千斤顶的推拉力，即x?体对g取距。平衡千斤顶推力为：
Lg3?k2代入支架最高位置时，取顶梁分离
?Lg??4.368??Pc???k2??pe613??0.15??3.724?1.104?t?3???3?P???1309kN 推d0.608式中 k2—顶梁后铰点到顶梁尾端的距离，k2?0.15m。 (2)平衡千斤顶缸径计算
平衡千斤顶采用单伸缩液压缸。 1、平衡千斤顶的缸体内径：
D?4000Ft mm ?Pa 式中，
Ft——平衡千斤顶推力，kN； P——安全阀调整压力，MPa； a
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D? 4000Ft4000?1432??225mm ?Pa3.14?36.14 取 缸径：230mm
柱径：160mm；
2、平衡千斤顶缸体壁厚的计算 缸筒材料采用27SiMn无缝钢管
则： ?0?pmaxD36.14?230??12.6mm
2.3?p?3pmax2.3?333?3?36.14 取?0?20mm，则缸筒外径为：
D1?230?2?20?270mm
5.2.2 平衡千斤顶位置的确定
（1）平衡千斤顶安装位置的确定原则
为了保证支架工作的可靠性，支架的支撑力分布，必须适应顶板载荷分布。当立柱的上、下柱窝位置确定后，就可以根据顶板载荷分布来确定平衡千斤顶的位置。现按两种情况进行分析。
a、当顶梁前端出现空顶时，顶梁后端载荷加大，顶板载荷合力作用点位置后移，此时平衡千斤顶受拉，为使支架支撑力分布适应顶板载荷分布，假设合力作用点位置在顶梁后端0.27倍顶梁长度处来计算。
b、当顶梁后端出现空顶时，顶梁前端载荷加大，顶板载荷合力作用点前移，此时平衡千斤顶受推，为使支架支撑力分布适应顶板载荷分布，假设合力作用点位置在顶梁后端0.35倍顶梁长度处进行计算。
(2) 平衡千斤顶在顶梁上位置的确定 取顶梁和掩护梁为分离体，如图5.5所示。
图5.5顶梁和掩护梁分离体
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取 ?Mo?0，得：
?(L1?L2?L3)F1W(h1?h6)?Ptcos?1 （5-14）
?(h1?h6?h2)?F1(x?L3)?0?Ptsin?1
取顶梁为分离体，如图5.6所示
图5.6顶梁分离体受力图
取 ?Ma?0，得：
?L2?P8cos?2?(h7?h1)F1x?P8sin?2 （5-15）
?(L1?L2)?Ptsin?1?(h2?h1)?F1Wh1?0?Ptcos?1式中 P8——平衡千斤顶的推、拉力（推力取“+”、拉力取“－”）；
W——顶板与顶梁之间的摩擦系数，计算时取0.3； L1——立柱柱窝中心至平衡千斤顶上铰点之距，m；
L2——平衡千斤顶上铰点至顶梁和掩护梁铰点之距，m； x——支护阻力合力作用点位置； ?1?——支架最高位置时立柱倾角；
?——支架最高位置时平衡千斤顶倾角； ?2h7——平衡千斤顶活塞杆铰点至顶梁顶面之距。
为了使平衡千斤顶不与掩护梁发生干涉，保证支架在不同高度时平衡千斤顶与掩护梁
?可以取支架在最高位置时顶梁上平面与掩护梁的夹角。 平行，?2当支架降到顶梁与掩护梁成180°时为了使平衡千斤顶不与掩护梁发生干涉，所以可以按下式进行计算：
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h7?h1?BeDb???b （5-16） 22式中 Be——掩护梁厚度，m；
Db——平衡千斤顶外径，m；
?b——平衡千斤顶与掩护梁间之间隙，一般取30～50mm； h1——掩护梁与顶梁铰点到顶梁顶面之距，m。
h7?h1?BeDb0.50.27???b?0.21???0.05?0.645m 2222平衡千斤顶在拉力时，取x?0.27Lg，平衡千斤顶在推力时，取x?0.35Lg,式中Lg为顶梁长度。
通过（5-14）式求出F1，代入（5-15）式求得L2。由于平衡千斤顶的推力和拉力不同，使x值不同。所以可以用x值代入（5-15）式求得两个L2，再取平均值即可。
已知W?0.3, h1?0.21m，h2?0.25m，h6?0.455，L1?L2?1.104m，L3?1.441m
＇?6? kN ，?1 Pt?14634当x?0.27Lg?1179.36mm时，将其代入式(5-16)得到：
F1?0.3?0.665?14634?cos6??2.545?14634?sin6??0.415?F1?2.62?0
kN ?F1?15043当x?0.35Lg?1528.8mm时，将其代入式(5-14)得到：
F1?0.3?0.665?14634?cos6??2.545?14634?sin6??0.415?F1?2.97?0
kN ?F1?13143然后分别代入式（5-15），已知h7?0.645m， PkN，PkN，?＇l??755t?14322?58?
得到：
17735.697?755?sin58??L2?328.425?cos58??16155.936?cos6??585.36?sin6??947.709?0 ?L2??1.303m
20096?1432?sin58??L2?622.92?cos58??16156?cos6??585?829?0 ?L2?2.314m
取平均值：L2?0.506m （3）平衡千斤顶的行程计算
为了防止平衡千斤顶的耳环或平衡千斤顶本身被拉坏，对平衡千斤顶的行程有如下要求：当平衡千斤顶在最高位置时，顶梁能下摆15°（此时平衡千斤顶最短），支架在最低位置时顶梁能上摆10°，或顶梁与掩护梁近似成180°（此时平衡千斤顶最长）。为简化计算，取如下两种情况：假设平衡千斤顶的活塞杆全部伸出时顶梁和掩护梁成180°；平衡千斤顶的活塞杆全部缩回时，支架恰好在最高位置。
当支架在最高位置时，平衡千斤顶达到最小长度为L4，如图5.7所示。
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