液壓支架四連桿的設計和液壓支架的使用維護畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 (32) 取 。 (33)式中 ——支架立柱的工作阻力， ——支架立柱的傾角， ——支架支護阻力， ——頂板和頂梁之間的摩擦系數， ——頂梁和掩護梁鉸點水平力， ——頂梁和掩護梁鉸點垂直分力。由上式有： (34) 將該式變成通式為: (35) 立柱向后傾時，立柱的工作阻力取+；瞬心O點在頂梁和掩護梁鉸點水平線以下的取+；摩擦力向后取+。反之都取—。將上通式分解如下： (36) 式中 ——支架立柱工作阻力的垂直分力， ——支架承受的附加力。由(36)可見 當時，附加力與立柱傾角和摩擦力有關。（1） 立柱傾角對附加力的影響 圖35立柱后傾的頂梁分離受力分析 Column to after topbeam separation stress analysis當瞬心在下、立柱后傾時，由受力分析可看出,當瞬心在下時，立柱向后傾，附加力為正，立柱前傾，附加力為負。當瞬心在上時，結論正好相反。（2） 摩擦力對附加力的影響圖36 頂梁前端雙紐線軌跡 Front end topbeam two Niu line path如圖36所示，當支架由高到低頂梁前端的運動軌跡由a向b點運動時，瞬心點在下，值為正，且由大到小，一直到b為0 ；在這一段內，當支架在承受讓壓過程中，頂梁有向前運動的趨勢，從而使頂板給頂梁的摩擦力方向向后，摩擦力為正，附加力為正。當支架由高到低頂梁前端運動軌跡由a向b點運動時，瞬心點在上，值為負其絕對值由小變大到c點為最大，再由c點向d點由大到小一直到d點為0；在這一段內，當支架在承載讓壓過程中，頂梁有向后運動的趨勢，從而使頂板給頂梁的摩擦力方向向前，摩擦力為負，附加力為正。 由以上分析可知：摩擦力引起的附加力都為正，附加力的大小與角的正負無關，與角的大小有關，角大附加力就大，反之則小。結論：通過以上立柱傾角和摩擦力對附加力影響的分析，得出如下結論：值的大小對附加力影響很大，值大，支架承受的附加力大，對支架受力不利。所以在優化四連桿機構時，盡可能使值小些。為此，可以令支架由高到低時，頂梁前端運動軌跡近似直線為目標函數，從而可以使角變小，值和附加力都變小。而且頂梁前端點運動軌跡的變化寬度也可以較小，有利支控頂板。值方向與摩擦力引起的附加力無關，而與立柱傾角引起的附加力有關，在立柱前傾時：當瞬心點在下時，值為正，附加力為負；當瞬心點在上時，值為負，附加力為正。所以在優化時，為減少附加力，盡可能使支架的工作段，在ab段。增加掩護梁上鉸點至頂梁面之距和后連桿下鉸點至底座底面之距，都可以使角減小，附加力減小，反之，角增加，附加力也增加。圖37 四連桿示意圖 Four connecting rods schematic drawings當夾角、和的比值不變，改變或不變延長后連桿長度等方法，來增加的比值，可以使角減小，附加力減小，對支架受力有利；當改變角使的比值增加，對角變化不大，所以適當增加的比值，可以減少掩護梁長度和對支架受力有利。在掩護式支架和支撐掩護式支架中，后連桿和掩護梁長度的比值，關系到掩護梁的長度，對支架的重量和受力有著直接的影響，所以在設計時，應盡量在滿足支架工作需要情況下，縮短掩護梁長度，減輕支架重量，減少支架受力。前后連桿上鉸點與掩護梁長度比值對支架受力影響改變的比值，對角影響很大，如果這個比值適當，可使角減小，值減小，附加力減小，掩護梁和前后連桿受力也減小。～。 用解析法來確定掩護梁和后連桿的長度，如圖38所示。圖38 掩護梁和后連桿計算圖 caving lock pieceand after rod map設： G掩護梁長度（mm）A— 后連桿長度（mm）其中：P1 —支架最高位置時，掩護梁與頂梁夾角(度)P2—支架最低位置時，掩護梁與頂梁夾角(度)Q1 —支架最高位置時，后連桿與底平面夾角（度）Q2—支架最低位置時，后連桿與底平面夾角（度） 按四連桿機構的幾何特征要求，選定，由于支架型式不同，對于掩護式支支架,一般A/G的比值按以下范圍來取：A/G=~,取A/G=。支架在最高位置時有： 因此掩護梁長度為： = 后連桿長度為：A=G(A/G) = 取整得： 用幾何作圖法確定四連桿機構的各部尺寸，具體作法如圖39所示。 具體作圖步驟如下：1)確定后連桿下鉸點O點的位置，使它比底座面略高2002)過O點作與底座面平行的水平線H—H線。3)過O點作與H—H線的夾角為Q1的斜線。4)在此斜線截取線段，長度等于A,a點為支架在最高位置時后連桿與掩護梁的鉸點。5)過a點作與H—H線有交角P1的斜線，以a點為圓心，以G點為半徑作弧交些斜線一點e′此點為掩護梁與頂梁的鉸點。6)過e′點作H—H線的平行線，則HH線與F—F線的距離為H1，為液壓支架的最高位置時的計算高度。7)以a點為圓心，在掩護梁上交一點b,為前連桿上鉸點的位置。8)過O點作與H—H線夾角為Q2的斜線。9)在此斜線上截取線段〞. 〞的長度等于A，a〞點為支架降到最低位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。10)過a〞點作與H—H線有交角P2的斜線，以a〞點為圓心，以G為半徑作弧交些斜線一點e〞，此點為支架在最低位置時，頂梁與掩護梁的鉸點。11)以a〞，在掩護梁上交一點b〞，為支架在最低位置時前連桿上鉸點的位置。12)取〞線之間一點e〞為液壓支架降到此高度時掩護梁與頂梁鉸點。13)以O為圓心，為半徑圓弧。14)以e〞點為圓心，掩護梁長ˊ為半徑作弧，交前圓弧上一點aˊ，以點為液壓支架降到中間某一位置時，掩護梁與后連桿的鉸點。15)以ˊ連線，并以aˊ點為圓心，ab長為半徑作弧，交〞上一點bˊ點。則b， bˊ,b〞三點為液壓支架在三個位置時 ，前連桿上鉸點。16)由b， bˊ,b〞三點確定的圓心C，為前連桿下鉸點位置。17)過C點H－H線作垂線，交點d，則線段,和為液壓支架四連桿機構。18)按以上初步求出的四連桿機構的幾何尺寸，再用幾何作圖法畫出液壓支架掩護梁與頂梁鉸點eˊ的運動軌跡，只要逐步變化四連桿機構的幾何尺寸，便可以畫出不同的曲線，再按四連桿機構的幾何特征進行校核，最終選出較優的四連桿機構尺寸。圖39 液壓支架四連桿機構的幾何作圖法Fig .39 hydropost fore rod is geometrymap method結論：后連桿長度A=1205mm 掩護梁長度G=2077mm 前連桿長度C=1148mm 前后連桿下鉸點底座投影距離E=599mm 前連桿下鉸點高度D=533mm、目標函數的確定根據附加力對液壓支架受力影響的分析，為減少附加力，必須使U=TAN(THETA)有較小值。同時，為有效地支控頂板，要求支架由高到低變化時，頂梁前端點與煤壁距離的變化要小。而支架在某一高度時的THETA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似成直線為目標函數，這兩項要求都能滿足。、四連桿機構的幾何特征四連桿機構的幾何特征如下圖310所示。支架在最高位置時：P1= ；Q1= 。后連桿與掩護梁的比值，掩護式支架為I= .前后連桿上鉸點之距與掩護梁的比值為I1=.E`點的運動軌跡呈近似雙紐線，支架由高到低雙紐線運動的最大寬度E70MM最好在30MM以下。圖310 四連桿機構幾何特征圖 Four link motion gears geometry characteristic chart支架在最高位置時的TAN(THETA)，在優化設計中。、四連桿機構各部尺寸的計算后連桿與掩護梁長度的確定當支架在最高位置時的H1值確定后，掩護梁長度G為：G=H1/（SIN（P1）+I*SIN（Q1））；后連桿長度為：A=I*G；前,后連桿上鉸點之距為:B=I1*G。前連桿上鉸點至掩護梁之矩為:F=GB。對各變量規定相應的步長:。(2)后連桿下鉸點至坐標原點之距 E1=G*COS(P1)A*COS(Q1)。(3)前連桿長度及角度的確定 為使頂梁上鉸點的運動軌跡最大寬度和THETA角盡量小,我們將支架在最高和最低以及后連桿與掩護梁成90度角時頂梁上鉸點的坐標定在一條垂直的直線上。（下面B1，B2，B3分別為此3點對應的前連桿與掩護梁的鉸點，C為前連桿下鉸點）B1點坐標：X1=F*COS（P1） YI=H1F*SIN（P1）B2點坐標：X2=F*COS（P2） Y2=B*SIN（P2）+A*SIN（Q2） 其中，Q2= P2由幾何關系求出。B3點坐標：X3=F*COS（P3） Y3=B*SIN（P3）+A*SIN（Q3）其中P3=Q3=C點坐標：XC=（M*（Y2Y3）N*（Y3Y1））/T YC=（N*（X3X1）M*（X2X3））/T 其中，M=X3*X3X1*X1+Y3*Y3Y1*Y1N=X2*X2X3*X3+Y2*Y2Y3*Y3T=2[（X3X1）（Y2Y3）(Y3Y1)(X2X3)] (4)前連桿下鉸點的高度D和前，后連桿下鉸點在底座上的投影距離： D=YC E=E1XC、四連桿機構的優選前，后連桿的比值范圍：C/A=。前連桿的高度：DH1/5。E的長度:EH1/。TAN（THETA）〈。TAN（THETA）=S/L其中，L=X6 S=H1Y6X6，Y6為掩護梁在頂點速度瞬心的坐標，通過幾何關系可求出、求掩護梁上鉸點軌跡坐標 X=A*COS（Q4）+G*COS（P4） Y=A*SIN（Q4）+G*SIN(P4) 其中，Q4為后連桿與底座夾角，P4為掩護梁與頂梁夾角。 P4=ARCCOS（Z）； P4=arcCOS（Z）； Z= J=2ABsinQ42BD K=2EB+2ABcosQ4 R=A2+B2+D2C2+E2+2AEcosQ42ADsinQ語言程序編制 1）源程序includeincludemain(){float h1,h2,p1,q1,i,i1,g,a,b,c,d,e,f,a1,q2,o1,l,s,xc,yc,x4,y4,x5,y5,xx,xi,ex,gg。float o,u,c1,q3,q4,k,j,r,z,x,y,e1,x1,y1,p2,x2,y2,p3,x3,y3,m,n,t,k1,k2,x6,y6。float p4。scanf(%f,%f,amp。h1,amp。h2)。 /*輸入h1,h2*/for(p1=。p1=。p1=p1+)/*設p1,q1,i,i1*/for(q1=。q1=。q1=q1+)for(i=。i=。i=i+)for(i1=。i1。i1=i1+) {g=h1/(sin(p1)+i*sin(q1))。/*計算g,a,b,f*/ a=i*g。 b=i1*g。 f=gb。 e1=g*cos(p1)a*cos(q1)。/*計算b1,b2,b3,c點坐標*/ x1=f*cos(p1)。 y1=h1f*sin(p1)。 q2=。 gg=g*g(e1+a*cos(q2))*(e1+a*cos(q2))。 if(gg0) gg=*gg。 p2=atan(sqrt(gg)/(e1+a*cos(q2)))。 x2=f*cos(p2)。 y2=b*sin(p2)+a*sin(q2)。 p3=(a/g)atan(e1/sqrt(g*g+a*ae1*e1))。 q3=。 x3=f*cos(p3)。 y3=b*sin(p3)+a*sin(q3)。 m=x3*x3x1*x1+y3*y3y1*y1。 n=x2*x2x3*x3+y2*y2y3*y3。 t=*((x3x1)*(y2y3)(y3y1)*(x2x3))。 xc=(m*(y2y3)n*(y3y1))/t。 yc=(n*(x3x1)m*(x2x3))/t。 c=sqrt((x1xc)*(x1xc)+(y1yc)*(y1yc))。/*計算c,d,e*/ o=c/a。 if(o||o) continue。 d=yc。 e=e1xc。 x4=e1+a*cos(q1)。/*計算a1,q2,q1點坐標*/ y4=a*sin(q1)。 x5=e1。 y5=。 k1=(y1yc)/(x1xc)。 c1=atan(k1)。 k2=(y4y5)/(x4x5)。 x6=(k1*x1y1k2*x4+y4)/(k1k2)。 y6=k1*(x6x1)+y1。 l