【正文】 譯文 液壓支架的最優(yōu)化設(shè)計 摘要 本文介紹了從兩組不同參數(shù)的采礦工程所使用的液壓支架中選優(yōu)的流程。這種流程建立在一定的數(shù)學(xué)模型之上。第二步，計算出四連桿有最理想的參數(shù)時的最大誤差，以便得出最理想的、最滿意的液壓支架。一個數(shù)學(xué)函數(shù)伴隨著一個合適的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的出現(xiàn)而出現(xiàn)。有了這種數(shù)學(xué)函數(shù)模型，加上一臺好的計算機(jī)的支持，一定能找出系統(tǒng)最優(yōu)的參數(shù)。它由兩組四連桿機(jī)構(gòu)組成，如圖 2 所示．四連桿機(jī)構(gòu) AEDB 控制絞結(jié)點 C 的運動軌跡，四連桿機(jī)構(gòu) FEDG 通過液壓泵來驅(qū)動液壓支架。如果不是這種情況，液壓支架將不能很好的工作，因為支架工作在運功的地層上。支架表現(xiàn)出大的雙紐線位移，這種雙紐線位移的方式回見少支架的承受能力。如果允許的話，這會減少支架的承受能力。 上面所羅列出的所有問題的解決方案將告訴我們關(guān)于最理想的液壓支架的答案。 2． 液壓支架的確定性模型 首先，有必要進(jìn)一步研究適當(dāng)?shù)囊簤褐Ъ艿臋C(jī)械模型。它的運動學(xué)規(guī)律可以通過同步的兩個四連桿機(jī)構(gòu) FEDG 和 AEDB 的運動來模擬。 機(jī)構(gòu) 2 只是被來通過液壓泵來驅(qū)動液壓支架絞結(jié)點C 的運動軌跡 L 可以很好地來描述液壓支架的運動規(guī)律。四連桿機(jī)構(gòu) 1 的綜合可以通過 Rao和 Dukkipati 給出運動的運動學(xué)方程式的幫助來完成。點 C 的軌跡 L 的方程式將在同一框架下被打印出來。 a6一起被打印出來。 a6 也彼此關(guān)聯(lián) 2222 ayx BB ?? (5) ? ? 24221 ayax DD ??? (6) 把 (1)－ (4)代入 (5)－ (6)即可獲得支架的最終方程式 ? ? ? ? 0s i nc o s 222525 ????? aayax ?? (7) ? ?? ? ? ?? ? 0s i nc os 2426216 ???????? aayaax ???? (8) 此方程式描述了計算參數(shù) a1， a2， a4 的理想值的最基本的數(shù)學(xué)模型。 為了使設(shè)計的主導(dǎo)四連桿機(jī)構(gòu) AEDB 達(dá)到最佳，設(shè)計時的變量可被定義為 u=[ a1 a2 a4]T， (12) 可變 響應(yīng)向量可被定義為 v=[x y]T． (13) 相應(yīng)復(fù)數(shù) a3， a5， a6 的尺寸是確定的。 我們將為系統(tǒng)挑選一定局限 性。 ? ? ? ? 02143 ???? aaaa (15) ? ? ? ? 04132 ???? aaaa (16) 不等式表達(dá)了四連桿機(jī)構(gòu)這樣的特性：復(fù)數(shù) a2， a4 只可能是振蕩的。 用基于梯度的最優(yōu)化式方法不能直接的解決 (9)(11)的問題。結(jié)果是參數(shù) a1， a2， a4 有最理想的值。然而端點 C 的計算軌跡 L 可能有些偏離，因為在運動中存在一些干擾因數(shù)。 響應(yīng)函數(shù) (27) (28)允許我們考慮響 應(yīng)變量 v 的矢量，這個矢量依賴設(shè)計變量 v 的矢量。同樣，函數(shù) h 用來考慮參數(shù)以 a1， a2， a4 的誤差值△ a1，△ a2，△ a4 的最大允許值。k, σk) (k=l， 2，?， n)中獨立出來。k 和 σk (k=l， 2，?， n)可以與如測量這類科學(xué)概念和公差聯(lián)系起來，比如 kk ?? 3?? 。 隨機(jī)矢量 V 的概率分布函數(shù)被探求依賴隨機(jī)矢量 U 概率分布函數(shù)及它實際不可計算性。 4．有數(shù)字的實列 液壓支架的工作阻力為 1600kN。 支撐四桿機(jī)構(gòu) FEDG 可以由矢量 [b1+b2+b3+b4]T=[400， (1325+d)， 1251， 1310]T (mm) (31) 來確定。 [a1+a2+a3+a4]T= [674， 1360， 382， 1310]T (mm) (32) 在方程 (31)中 ，參數(shù) d 是液壓支架的移動步距，為 925mm．四連桿 AEDA的桿系的有關(guān)參數(shù)列于表 2 中。（圖 3）鉸接點 C 雙紐線的橫向最大偏距為 65mm。和 176。 x19依次導(dǎo)入公式 (33)中所得結(jié)果列于表 3 中。 176。 設(shè)計變量的最小和最大范圍是 u = [640， 1330 ， 1280 ， 0]T (mm) (34) u_ = [700， 1390， 1340， 30] T (mm) (35) 非線性設(shè)計問題以方程 (22)與 (28)的形式表述出來。通過用直接的區(qū)分方法來計算出設(shè)計派生數(shù)據(jù)。 圖 4 用圖表示了端點 C 開始的雙紐線軌跡 L（虛線）和垂直的理想軌跡 K（實線）。這些產(chǎn)業(yè)中水基液壓系統(tǒng)的明顯的優(yōu)點是它們的耐火性。首先，無毒的、可被生物分解的綜合性添加劑每加侖花費 5 到 6 美元。 在工廠的水平下，考慮到相關(guān)費用、防止和清理環(huán)境的污染，水基液壓系統(tǒng)擁有節(jié)省巨大成本的潛力。它必須被收集、妥善控制。 在工廠水平下，節(jié)省成本不停留 在流體的較低成本及其處理上。 50 加侖的容器當(dāng)然要比兩個 55 加侖的桶更容易處理，因此儲藏更簡單、更清潔、更不凌亂，運輸成本也較低。這些特點可以減少工廠的保險費率。水基流體再次變成“熱門話題” 在 20世紀(jì) 70年代石油禁運引發(fā)了較低成本的水基液壓流體替代高昂的液壓油的興趣。 由于石油價格逐漸的回落，因此人們對水基液壓也沒有那么大的興趣了。當(dāng)設(shè)計師發(fā)現(xiàn)他們不能在他們的系統(tǒng)中改變流體從液壓油到水的狀況并且也沒有其他重大的改變時，他們就失去了興趣。 適用于水基液壓系統(tǒng)的不同的規(guī)則被認(rèn)為是缺點。因為他們結(jié)束了對這另外技術(shù)的思維，他們錯過了除水基流體初始成本以外的許多其他的優(yōu)點。 抵抗凝固 當(dāng)然，水基液壓系統(tǒng)確實在應(yīng)用上有它的局限性。這個可能性可能是更廣泛的應(yīng)用水基系統(tǒng)，特別是在移動設(shè)備上最重要的阻礙。地下的溫度不接近水的凝點和耐火性是必不可少的條件。 不過，給水基流體加入防凍液可以使其凝固溫度遠(yuǎn)低于 32 華氏度。 有一個替代的方法。它比乙二醇花費更多，并且是不太有效的一種防凍液，因此它必須使用較高濃度的溶液。 系統(tǒng)的密封 水基液壓系統(tǒng)的兩個個容易被察覺的問題是細(xì)菌的大批出沒，并且很難保持適當(dāng)?shù)臐舛取４送?，如果從系統(tǒng)排除空氣，一個抗菌劑的流體能對防止細(xì)菌的增長有一個持久的影響。這說明關(guān)于水基系統(tǒng)的另一個誤解：沒有從大氣中密封的水基系統(tǒng)，必須密切監(jiān)察，以確保該添加劑濃度保持在允許的范圍之內(nèi)，這是因為水比添加劑更容易從水箱蒸發(fā)。當(dāng)新液體添加到系統(tǒng)時，現(xiàn)有的流體樣本必須采取措施，以確定一定濃度的添加劑在溶液中。 與大氣隔絕的密封 的流體系統(tǒng)，實際上消除了蒸發(fā)問題。所以，系統(tǒng)流體的量在發(fā)生變化，但濃度沒有變化。 英文原文 Optimal design of hydraulic support Abstract This paper describes a procedure for optimal determination of parameters of hydraulic support employed in the mining industry. The procedure is based on mathematical programming methods. In the first step， the optimal values of some parameters of the leading fourbar mechanism are found in order to ensure the desired motion of the support with minimal transversal displacements. In the second step，maximal tolerances of the optimal values of the leading fourbar mechanism are calculated， so the response of hydraulic support will be satisfying. Keywords fourbar mechanism， optimal design， mathematical programming，approximation method， tolerance The designer aims to find the best design for the mechanical system considered. Part of this effort is the optimal choice of some selected parameters of a system. Methods of mathematical programming can be used，if a suitable mathematical model of the system is made. Of course， it depends on the type of the system. With this formulation， good puter support is assured to look for optimal parameters of the system. The hydraulic support () described by Harl (1998) is a part of the mining industry equipment in mine VolenjeSlovenia， used for protection of working environment in the gallery. It consists of two fourbar mechanisms FEDC and AEDB as shown in . The mechanism AEDB defines the path of coupler point C and the mechanism FEDG is used to drive the support by a hydraulic actuator. It is required that the motion of the support， more precisely， the motion of point C in ， is vertical with minimal transversal displacements. If this is not the case，the hydraulic support will not work properly because it is stranded on removal of the earth machine. A prototype of the hydraulic support was tested in a laboratory (Grm 1992). The support exhibited large transversal displacements ， which would reduce its emplo