【文章內(nèi)容簡介】 以使作用在頂梁上的摩擦力指向采空區(qū)。同時底板阻止底座向后移，使整個支架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的趨勢，從而增加了頂梁前端的支護力，防止頂梁前端上方頂板冒落，并且使底座前端比壓減小，防止啃底，有利移架。水平力的合力也相應減小，所以減輕了掩護梁的外負荷。從以上分析可知，為使支架受力合理和工作可靠，在設計四連桿機構(gòu)的運動軌跡時，應盡量使 值減小，取雙扭線向前凸的一段為支架工e作段。所以，當已知掩護梁和后連桿的長度后，從這個觀點出發(fā)，在設計時只要把掩護梁和后連桿簡化成曲柄滑塊機構(gòu)，運用作圖法就可以了。河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書21e1hθPQoe=30 四連桿機構(gòu)幾何特征圖 掩護梁和后連桿構(gòu)成曲柄滑塊機構(gòu) 四連桿機構(gòu)的設計四連桿機構(gòu)的設計的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設計鑒于各種方法的優(yōu)缺點，采用了計算機求解的方式來求解。在計算之前，先確定幾個值。根據(jù)以往的設計經(jīng)驗，取頂梁與掩護梁的絞點至上頂板的距離為400mm , 要求雙紐線的偏擺量為30mm ,后連桿下絞點至底座的距離為900mm 。采用電算法。河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書22為了減少附加力，必須使得 有較小值。同時，為有效的控制頂板，tan?要求支架在某一高度時的 角，恰好是頂梁前端點的雙紐線軌跡上的切線與頂梁垂線間的夾角。所以，只要令支架由高到低變化時，頂梁前端點運動軌跡近似成直線為目標函數(shù)，這兩項要求都能滿足。四連桿機構(gòu)的幾何特征。（1）支架在最高位置時， ≤ ，即： ； ≤1P52?:61Q ；支架在最低位置時，保證 。758?: P?125?（2）后 連桿與掩護梁的比值，掩護式支架為 I = 。支撐掩:護式為 I = 。（3）前后連桿上絞點之距與掩護梁的比值為 。I?1（4） 點的運動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運動軌跡的39。e最大寬度 mm以下。70?（5）支架在最高位置時的 ，在優(yōu)化設計中，對支撐tan?。，圖中的 為支架在最高位置時的1H計算高度。令： = 。 = 。 = 。 = 。 = 。 = 。 oa2AbBaCcdD2oE39。aeG= 。 = 。 = 。 。 。 = =39。ebF1JS39。eLIG?39。Ie1tn?SLU河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書23e 四連桿機構(gòu)參數(shù)圖(1)后連桿與掩護梁長度的確定 ，當支架在最高位置時的 H 值確定后，掩護梁長度 G為：1 （）11sinsiHGPIQ???（后連桿長度為： （）AI?前后連桿上絞點之距為： （）BIG??1前連桿上絞點至掩護梁上絞點之距為： （）F?從式（）至式（），可求出多組后連桿和掩護梁的尺寸。為了簡化計算，對變量規(guī)定相應的步長如下： ； 的1P1Q； ； 的步長。1II若上述四個變量各向前邁出五步，經(jīng)排列組合變得到625組數(shù)據(jù)。（2）后連桿下絞點至坐標原點之距為 ，河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書24 四連桿機構(gòu)幾何關系（3）前連桿長度及角度的確定 當支架高度變化時，掩護梁上絞點 的運動軌跡為近似雙紐線，為使,e雙紐線最大寬度和 角盡量小，可把 點的軌跡視為理想直線，當然?,實際上并非如此。但是，我們可以做到支架高度變化時，有三點在一條直線上，即：支架在最高和最低以及中間某一位置的三點。當支架的最高和最低位置確定后，在直線上的最高和最低點就確定了。根據(jù)設計經(jīng)驗，當 點沿理想垂線由最高向最低運動時，后,e連桿與掩護梁的夾角由大于90 到小于90 變化，在夾角變化過程中，??一定有一位置使后連桿與掩護梁呈垂直狀態(tài)，以這一特殊狀態(tài)為所求的中間某一位置，來確定直線上中間某一位置的點。1） 點坐標b當支架在最高位置時的計算高度為 ，此時 點的坐標為：1H1b （）11cosxFP??（ （）inyH?河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書252） 點坐標b支架在最低位置時的計算高度為 ，此時 的坐標為：2H2b （）22cosxFP??（ （）2insiyB?+AQ根據(jù)四連桿機構(gòu)的幾何特征要求，支架降到最低位置時，為計算方便 。2530??:25??根據(jù)幾何關系 為：2P （）212 cosarctnGEAQ????????（3） 點坐標b當支架的掩護梁與后連桿成垂直位置時，根據(jù)幾何關系， 點坐標為：3b （）33cosxFP??（ （）3iniyBAQ??式中P 由下式進行計算：3 （）122arctrtan2EGA?????（ （）33Q4） c點坐標，支架在三個位置時四連桿機構(gòu)幾何關系確定后， c點就是以 、 、 這三點為圓的圓心。所以， 為前連桿1b23 123cb?的長度。因此，可以用圓的方程求得前連桿長度。即： （）2211ccCxy???（上式中 、 為c點坐標，可以按下列方程聯(lián)立求得:河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書26 （）22221133ccccxyxy?????（ （）33由式（）和式（）得： ? ?22223131233311()()()())(cxyyxyyxx?????????（） ? ?222233113123123()()()()cxyxyyxyx? ?????（）令: 223131Mxy???（）N （）?2233xy??T （）? ?13123()()()()yx?????把式（）到式（）帶入式()式得： （）2331()()cMyNxT??? （）3123cxx???c點坐標求出后，前連桿的長度和角度就可以確定了。（4）前連桿下絞點的高度D和四連桿機構(gòu)的底座長度E。當前連桿c點坐標確定后，D和E的長度為： （）y? （）1cx?河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書27按上述方法可求出很多組四連桿機構(gòu)，并非所有的值都可以用，故要優(yōu)選。優(yōu)選的方法是給定約束條件，對所計算出的各組值進行篩選，最終選出一組最優(yōu)的值來。其約束條件是根據(jù)四連桿機構(gòu)的幾何體特征要求，以及支架的結(jié)構(gòu)關系，通過對國內(nèi)外現(xiàn)有支架的調(diào)查統(tǒng)計，得出的約束條件如下：（1）前后連桿的比值范圍根據(jù)現(xiàn)有資料的調(diào)查統(tǒng)計，前后連桿的比值 ＝ 。CA:（2）前連桿的高度不宜過大，一般應使 。15HD?（3）E的長度，一般應使E .145?（4）對掩護式支架應使 的值 U ；對支撐掩護式支架tan??02U.?的值按下面的方法進行計算。tan?，為支架在最高位置時的幾何關系。（1） a 點坐標1= （）4x??1cosEAQ?? （）iny?（2） 點 坐標為25(,)xy1(,0)E（3） 直線的斜率：1cb （）1cKx??（4） 直線的斜率：2oa （）54yx??河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書28由于c 、b 、o 在同一條直線上，因此， 和 直線的斜率相同，1 1cb1o所以 直線的斜率為： （）611yKx??同理直線 的斜率為1ao （）聯(lián)642yx??立（）、（）得： （）1246Kyx?? （）161()? 順心位置圖令： （） （）6Lx?6SHy??則： （）tanSU?河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書29為了能計算和看出優(yōu)選的一組值的e值，以及雙紐線的凸弧段長度，要求打印出頂梁前端的坐標值畫出雙紐線軌跡來。（1）四連桿機構(gòu)的方程 四連桿機構(gòu)方程圖，在任一個 角位置時，d點的x坐標值應滿足下列方程4Q （）????4coscoscsAEBPC???????B點的y坐標值應滿足下列方程 （）4sinsisinD????4由式（）得： （）????44sisiiAQBPC??????將式（）代入式（）得：河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書30 （）????44242coscosini1AQEBPDCC????? ???????將式（）整理得： ()??????222444 44 cossincos2cosii0ABDEAPBPD????? ???????? ?????令： 。 4sZ?24sin1PZ?? ()??2coKEBA??? ()4sin2JQ?? ????2 44cos2sinRDCEQAD?????()將式() 式（）代入式（）可得：: ()210RZKJ??????則式（）可變成以Z為變量之方程，得： ()??222JR?????不合題意之根已舍去。當 時，式（）才有意義。??2220KRJ???? 點任一位置時之坐標x,y可寫成：39。e ()?44coscosxAQGP???? () ???iniy河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書31其中， 則 ??4arcosPZ?241arctnZP??式（）和式（）就是液壓支架四連桿機構(gòu)的曲線方程。根據(jù)四連桿機構(gòu)的幾何特征要求，支架由高到低， = ,即：4Q852?: 。所以在 變化范圍內(nèi)可以畫出一條近似雙紐線:4Q的軌跡來。,可以算出x,y值表，y的變化相當于支架計算高度的變化，則x的變化相當于頂梁前端距煤壁之距變化，所以e值為支架高度變化范圍內(nèi)，相應的 ，凸maxin?弧段的長度為支架的結(jié)構(gòu)高度有高到低時，x值漸增所對應的y值相減，即：凸弧段長度 h?大 ?。街?， ——支架最大高度所對應的y值；大 ——支架由高到低，x值漸增，增加到極限位置h小所對應的y值。 支架承載結(jié)構(gòu)件的設計 支架承載結(jié)構(gòu)件的設計要求各部件設計要求要滿足總體配套的要求，就是應滿足采煤機、雙輸送機和支架配套的空間要求，支架前部能及時支護，后部便于放頂煤；應有噴霧降塵裝置，為防止煤的自燃發(fā)火應安裝必要的輔助裝置。同時，為適應急斜特厚煤層分段開采，支架本身采用中四連桿機構(gòu) 1，增加了支架的縱向穩(wěn)定性，并使梁端距變化較小，放煤增設擺動伸縮式1 液壓支架中，凡四連桿機構(gòu)和頂梁與底座鉸接的頂梁四連桿機構(gòu)，簡稱為中四連桿機構(gòu)。河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書32尾梁，以調(diào)整工作空間和放煤口大小，改善掩護梁受力狀況，應使頂梁較長，以利頂煤在礦壓作用下能較好的壓碎。各部件設計的基本要求：（1）四連桿機構(gòu)應進行優(yōu)化設計，使支架梁端距變化小，支架受力狀態(tài)最佳，結(jié)構(gòu)上既滿足工作空間要求，又能承受足夠的縱向、橫向力及扭矩。（2）前梁由前梁千斤頂控制，可上下擺動15176。，與頂板保持良好的接觸，維護機