针对液压支架的分析优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第186期)机械工程与自动化No．52014年1O月MECHANICALENGINEERING8乙AUT0MAT10N0ct．文章编号：1672-6413(2014)05—0212—02液压支架的分析优化卢小菊，段瑾刚(太原铁路机械学校，山西太原030006)摘要：液压支架是煤矿机械化综采工作面的关键设备，随着综采技术的发展，对液压支架设计的要求越来越高。现在很多煤矿企业仍然停留在手动优化四连杆参数的阶段，导致设计出的液压支架顶梁轨迹摆幅大，并且优化

2、工作耗时长。介绍了液压支架设计技术、流程。分析其运动轨迹和受力，建立运动学和平面力学分析模型，采用多目标数学模型参数优化的分析方法，对支架四连杆机构进行了优化设计。关键词：液压支架；优化设计；多目标中图分类号：TD355．4文献标识码：B0引言标。四连杆机构的两个极限位置为O／max和‰：液压支架是实现高产高效综合采煤机械化和自动O／max丌一~po--O／e'化的重要配套设备，它以高压液体为动力，由金属构件O／rain一丌一0一a·和若干液压元件组成，与采煤机、刮板输送机、装(转)其中⋯一ar

3、cos(一载机和乳化液泵站等配套使用，能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序[1]。本文所研究的液，(L+L。)。+d。一L：、∞—。压支架优化设计与分析计算机应用平台，是为解决煤炭行业的液压支架存在的实际问题，目的是在保证液压支架结构、性能可靠性的前提下，通过该平台进行支架总体结构参数的优化设计，获得最佳设计方案，并提高设计、生产的质量和效率，实现液压支架设计的自动化和数据管理的现代化。1支架综合分析模型1．1液压支架综合分析模型的建立目前使用的液压支架分为3类，即支撑式、掩护式和支撑

4、掩护式r3]。支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架，因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性图1j硬压支架综合分析通用模型能，可适应各种顶底板条件。令液压支架任意工作高度为H：本文建立了液压支架综合分析通用模型，并假设H一^4+5+L1sina+L2sin(rio+J8l+--O／)．(1)支架各构件为刚性铰接结构，令坐标系为OXY，各结1．2．2以高度为自变量的模型处理构参数如图1所示，并设P为各千斤顶的工作阻力。支架工作高度H的变化会引起支架四连杆

5、机构1．2液压支架运动学分析几何运动参数和支架力学特性的一系列变化，工程应1．2．1运动学分析公式的建立用中也习惯要求知道某一确定高度时支架的运动学、在图1中，a，，)，分别为后连杆、掩护梁、前连杆力学参数，因此本文采用以支架工作高度为自变量的的水平倾角；(X，，Y，)为P点坐标；为AP和AB间优化分析方法。的夹角；为AC和AD间的夹角；为AB和AD间由公式(1)可知，要以H为自变量进行运动学分的夹角；L。为AD长度；L，L。和L分别为杆AC，析，只要求解超越方程H一厂(a)即可实现。对于一般A

6、B和BD的长度；O为运动瞬心压力角；。和d分别的支架四连杆机构来说，处支架不一定工作在最低为CD的水平倾角与长度；(X。，Yo)为瞬心O。的坐高度，O／max处支架不一定工作在最高高度。但是，在该收稿日期：2014—05—30；修回日期：2014—06—10作者简介：卢小菊(1984一)，女，重庆人，讲师，工程硕士，主要从事机械优化设计的研究和教学工作。学兔兔www.xuetutu.com2014年第5期卢小菊，等：液压支架的分析优化·213·区间一定存在唯一使H取极大值和极小值的两个点量级。O

7、t和aM。若把[a，，O／M]作为方程根的搜索区间，则一定性能约束条件如下：能保证根的唯一性。采用一维最优化算法如0．618法(1)顶梁端点最大水平变动量小于许用值可以求出与支架理论高度区间[，]对应的[a，aM]。[△X]，即：即：minf(a)求出Otf，hJ；minl---f(a)-]求出口M，hM。g(X)=[△X]一△X(X)≥O．液压支架实际高度[^。。，his]仅是[^，，M]的子区(2)掩护梁水平倾角满足条件[]≥(X)≥问[4]。在单调区间[a，aM]求解超越方程也可用一维[i

8、]，即：最优化方法求解，从而统一简化程序，即：mini-H—fgz(X)一[]一卢(X)≥0．(a)]。求出此时的口。g。(X)一(X)一[i]≥0．1．3液压支架受力分析(3)前连杆水平倾角满足条件[y脚]≥y(X)≥1．3．1分析模型[ymi]，即：液压支架平面力学分析是以运动学分析为前提g(X)一[y⋯]一y(X)≥O．的，在数据录入阶段，依据选择的架型，设置不同的力g5(x)一y(x)一[)，]≥0．学相关参数。通过编制计算机程序，输入各种参数，可(4)后连杆水平倾角满足条件[a]≥Ot