【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 考慮后連桿底部距底板要有一定距離，防止支架后部冒落巖石卡住后連桿，使支架不能下降。一般取≥25176?！?0176。，在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。3．掩護(hù)梁與頂梁鉸點(diǎn)和瞬時(shí)中心O之間的連線與水平線夾角為。設(shè)計(jì)時(shí)，要使角滿足的范圍，其原因是角直接影響支架承受附加力的數(shù)值大小。 四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的主要方法有：直接求解法、解析法、幾何作圖法等。本設(shè)計(jì)鑒于各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了計(jì)算機(jī)求解的方式來求解。為了減少附加力，必須使得有較小值。同時(shí)，為有效的控制頂板，要求支架在某一高度時(shí)的角，恰好是頂梁前端點(diǎn)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(shí)，頂梁前端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡近似成直線為目標(biāo)函數(shù)，這兩項(xiàng)要求都能滿足。四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征，如圖41所示。（1）支架在最高位置時(shí)，≤，即：弧度；≤~；支架在最底位置時(shí)，保證。（2）后連桿與掩護(hù)梁的比值，掩護(hù)式支架為I =~。支撐掩護(hù)式為I = ~。（3）~。（4）點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運(yùn)動(dòng)軌跡的最大寬度mm以下最好在30mm以下。（5），在優(yōu)化設(shè)計(jì)中。四連桿機(jī)構(gòu)各部參數(shù)如圖41所示，圖中的為支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度。令：=。 =。 =。 =。 =。 =。 =。 =。 =。 。== 圖41 四連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)圖(1)后連桿與掩護(hù)梁長(zhǎng)度的確定如圖41所示 ，當(dāng)支架在最高位置時(shí)的H值確定后，掩護(hù)梁長(zhǎng)度G為： （41）后連桿長(zhǎng)度為： （42）前后連桿上絞點(diǎn)之距為： （43）前連桿上絞點(diǎn)至掩護(hù)梁上絞點(diǎn)之距為： （44）從式（41）至式（44），可求出多組后連桿和掩護(hù)梁的尺寸。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)變量規(guī)定相應(yīng)的步長(zhǎng)如下：；；；的步長(zhǎng)。若上述四個(gè)變量各向前邁出五步，經(jīng)排列組合變得到625組數(shù)據(jù)。此處，步長(zhǎng)也可根據(jù)精度自行確定不必遵循此規(guī)定。（2）后連桿下絞點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)之距為，如圖42所示圖42四連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系（3）前連桿長(zhǎng)度及角度的確定 當(dāng)支架高度變化時(shí)，掩護(hù)梁上絞點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為近似雙紐線，為使雙紐線最大寬度和角盡量小，可把點(diǎn)的軌跡視為理想直線，當(dāng)然實(shí)際上并非如此。但是，我們可以做到支架高度變化時(shí)，有三點(diǎn)在一條直線上，如圖42所示，即：支架在最高和最低以及中間某一位置的三點(diǎn)。當(dāng)支架的最高和最低位置確定后，在直線上的最高和最低點(diǎn)就確定了。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)點(diǎn)沿理想垂線由最高向最低運(yùn)動(dòng)時(shí)，后連桿與掩護(hù)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(hù)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(diǎn)。1）點(diǎn)坐標(biāo)當(dāng)支架在最高位置時(shí)的計(jì)算高度為，此時(shí)點(diǎn)的坐標(biāo)為： （45） （45）2）點(diǎn)坐標(biāo)支架在最低位置時(shí)的計(jì)算高度為，此時(shí)的坐標(biāo)為： （47） （48）根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，支架降到最低位置時(shí)，為計(jì)算方便。根據(jù)幾何關(guān)系為： （49）3）點(diǎn)坐標(biāo)當(dāng)支架的掩護(hù)梁與后連桿成垂直位置時(shí)，根據(jù)幾何關(guān)系，點(diǎn)坐標(biāo)： （410） （411）式中P由下式進(jìn)行計(jì)算： （412） （413）4）c點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)圖42所示，支架在三個(gè)位置時(shí)四連桿機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系確定后，c點(diǎn)就是以、這三點(diǎn)為圓的圓心。所以，為前連桿的長(zhǎng)度。因此，可以用圓的方程求得前連桿長(zhǎng)度。即： （414）上式中、為c點(diǎn)坐標(biāo)，可以按下列方程聯(lián)立求得: （415） （416）由式（415）和式（416）得： （417） （418）令: （419） （420）T （421）把式（419）到式（421）帶入式(418)式得： （422） （423）c點(diǎn)坐標(biāo)求出后，前連桿的長(zhǎng)度和角度就可以確定了。（4）前連桿下絞點(diǎn)的高度D和四連桿機(jī)構(gòu)的底座長(zhǎng)度E。當(dāng)前連桿c點(diǎn)坐標(biāo)確定后，D和E的長(zhǎng)度為： （424） （425）按上述方法可求出很多組四連桿機(jī)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(duì)所計(jì)算出的各組值進(jìn)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(jī)構(gòu)的幾何體特征要求，以及支架的結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有支架的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，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(jì)，前后連桿的比值＝~。（2）前連桿的高度不宜過大，一般應(yīng)使。（3）E的長(zhǎng)度，一般應(yīng)使E.（4）對(duì)掩護(hù)式支架應(yīng)使的值U ；對(duì)支撐掩護(hù)式支架的值按下面的方法進(jìn)行計(jì)算。如圖42所示，為支架在最高位置時(shí)的幾何關(guān)系。（1）a點(diǎn)坐標(biāo)= （426） （427）（2）點(diǎn)坐標(biāo)為（3）直線的斜率： （428）（4）直線的斜率： （429）由于c 、o在同一條直線上，因此，和直線的斜率相同，所以直線的斜率為： （430）同理直線的斜率為 （）聯(lián)立（429）、（430）得： （431） （432）令： （433） （434）則： （435）為了能計(jì)算和看出優(yōu)選的一組值的e值，以及雙紐線的凸弧段長(zhǎng)度，要求打印出頂梁前端的坐標(biāo)值畫出雙紐線軌跡來。（1）四連桿機(jī)構(gòu)的方程從圖44可知，在任一個(gè)角位置時(shí)，d點(diǎn)的x坐標(biāo)值應(yīng)滿足下列方程 （436）B點(diǎn)的y坐標(biāo)值應(yīng)滿足下列方程 （437）圖43順心位置圖圖44四連桿機(jī)構(gòu)方程圖由式（437）得： （438）將式（438）代入式（436）得： （439）將式（439）整理得： (440)令： 。 (441) (442) (443)將式(441),式（443）代入式（440）可得： (444)則式（444）可變成以Z為變量之方程，得： (445)不合題意之根已舍去。當(dāng)時(shí)，式（445）才有意義。在圖44中點(diǎn)任一位置時(shí)之坐標(biāo)x,y可寫成： (446) (447) 其中， 則 式（446）和式（447）就是液壓支架四連桿機(jī)構(gòu)的曲線方程。根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征要求，支架由高到低，=,即：。所以在變化范圍內(nèi)可以畫出一條近似雙紐線的軌跡來。,可以算出x,y值表，y的變化相當(dāng)于支架計(jì)算高度的變化，則x的變化相當(dāng)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(yīng)的，凸弧段的長(zhǎng)度為支架的結(jié)構(gòu)高度有高到低時(shí)，x值漸增所對(duì)應(yīng)的y值相減，即：凸弧段長(zhǎng)度 式中， ——支架最大高度所對(duì)應(yīng)的y值； ——支架由高到低，x值漸增，增加到極限位置所對(duì)應(yīng)的y值。圖45四連桿機(jī)構(gòu)的底座底座為整體式剛性底座，四連桿機(jī)構(gòu)鉸接在底座前部(有的鉸接在中部或后部)，有兩個(gè)球面柱窩與立柱缸底相連，底座中間布置有推移裝置，側(cè)面有拉后輸送機(jī)千斤頂固定耳座。該底座整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，與底板接觸面積大，比壓小。由于四連桿機(jī)構(gòu)在中部連接，使底座受力狀態(tài)不好。上連桿與底座的鉸接座為兩突出的內(nèi)主筋形成的箱體結(jié)構(gòu)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)，使突變過渡處強(qiáng)度足夠，呈圓弧狀過渡，以免損壞。 底座接觸比壓頂板對(duì)支架的巨大載荷有整臺(tái)支架傳到底板，在支架底座與底板接觸處將具有一定的比壓。由于底板巖性不同，含水量不同等因素，使底板具有不同的抗壓強(qiáng)度。則在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算底板的比壓。 （448）則平均接觸比壓為： （449）式中 —平均接觸比壓；—支架工作阻力；B—底座與底板的接觸寬度；L—底座與底板的接觸長(zhǎng)度。結(jié)論：該底座比壓在允許范圍內(nèi)。推移千斤頂選用框架推移方式，則其缸體內(nèi)徑為： mm （450）式中 —推移千斤頂?shù)囊萍芰Γ?00kN。=200 kN，代入公式得推移千斤頂缸體內(nèi)徑為： 由以上計(jì)算出來的推移千斤頂?shù)母左w內(nèi)徑，按煤礦支護(hù)手冊(cè)（ISBN 7—5020—0694—X/TD639）表41表41普通千斤頂