发布时间 : 星期一 文章关于液压支架四连杆建模及设计 - 图文更新完毕开始阅读fcc6150ef12d2af90242e63c
图2-4 液压支架四连杆机构的几何作图法
（1）确定后连杆下铰点O点的位置，使他大体比底座底面高200mm～250mm（或类比同类型支架确定）。
（2）过O点作与底面平行的水平线H—H线。 （3）过O点作与H—H线的夹角为Q1的斜线。
（4）在此斜线上截取线段oa，oa长度等于A, a点为后连杆与掩护梁的铰点。 （5）过A点作与H—H线有交角a1的斜线，以A点为圆心，以G为半径作弧交此斜线一点e'，此点为掩护梁与顶梁的交点。
（6）过e'点作H—H线的平行线F—F线，则H—H线与F—F线的距离为H1，为液压支架最高位置时的计算高度。
（7）以a点为圆心，以（0.2～0.3）G长度为半径作弧，在掩护梁上交一点b，为前连杆上铰点的位置。
（8）过e'点作F—F线的垂线（认为液压支架由高到低变化时，e'点在此直线上滑动）。
（9）在垂线上作液压支架在最低位置时，顶梁与掩护梁的交点e'''。
（10）取e'e'''线中间某点e''，为液压支架降到此高度时掩护梁与顶梁的铰点（液压支架由高到低变化时，顶梁前端点运动轨迹为近似双纽线，中间这一点的位置直接影响顶梁前端运动轨迹的形状、变化宽度等）。 （11）以o点为圆心，oa为半径作圆弧。
（12）以e''点为圆心，掩护梁长ae'为半径作弧，交前圆弧上一点a'，此点为液压支架降到中间某一位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
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（13）以e'''点为圆心，掩护梁长ae'为半径作弧，交最前圆弧上一点e''，此点为支架降到最低点位置时，掩护梁与后连杆的铰点。
（14）连接e''a'、e'''a''，并以a'点为圆心。ab长为半径作弧，交a'e''上一点b'点；以a''点为圆心，ab长为半径作弧，交a''e'''上一点b''点。则b、b'、 b''三点为液压支架在三个位置时，前连杆的上铰点。
（15）连接a'o、a''o为液压支架降到中间某一位置和最低位置时后连杆的位置。 （16）分别作。bb'和合b'b''的垂直平分线，其交点c即为前连杆下铰点，bc为前连杆长度。
（17）过c点向H—H线作垂线，交点d，则线段oa、ab、bc、cd和do为液压支架四连杆机构。
（18）按以上初步求出的四连杆机构的几何尺寸，再用几何作图法画出液压支架掩护梁与顶梁铰点e'的运动曲线，只要逐步变化四连杆机构的几何尺寸，便可以画出不同的曲线来，再按液压支架四连杆机构的几何特征进行校核，最后选出最优的四连杆机构尺寸来。
在设计实践中，可以按图2—5所示的方法进行。把硬纸板按1:∶10或1∶5的剪成掩护梁和前、后连杆三个板块，再根据前连杆下铰点c点的位置，前、后连杆长度，曲线最大宽度，曲线的形状及θ角的要求，不断调整3个板块的位置，一直找到合适的几何尺寸为止。
图2-5 四连杆机构作图方法 1 掩护梁 2 前连杆 3 后连杆
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2.3 四连杆机构优选方法
掩护式与支撑掩护式液压支架四连杆机构尺寸，直接影响着液压支架工作性能和受力状况。为此，如何优选四连杆机构尺寸，意义重大。下面简单介绍四连杆机构各部尺寸的计算优选方法。 2.3.1 目标函索的确定
根据附加力对液压支架受力影响的分析，为减少附加力，必需使tgθ有较小值。同时，为有效的支控顶板，要求支架由高到低变化时，顶梁前端点与煤壁距离的变化要小。而支架在某一高度时的θ角，恰好是顶梁前端点的双纽线轨迹上的切线与顶梁垂线间的夹角。所以，只要支架由高到低变化时，顶梁前端点运动轨迹近似成直线为目标函数，这两项要求都能满足。 2.3.2 四连杆机构的几何特征 四连杆机构的几何特征如图六所示
（1）支架在最高位置时：P1=52°～62°，即：0.91～1.08弧度；Q1=75°～85°，即；
1.31～1.48弧度。
（2）后连杆与掩护梁的比值，掩护梁支架I=0.48～0.61；支撑掩护式支架I=0.61～0.82 。
（3）前、后连杆上铰点之距与掩护梁的比值为I1=0.22～0.3。
（4）e'点的运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低双纽线运动轨迹的最大宽度e<70mm最好在30mm以下。
（5）支架在最高位置时的tgθ值应小于0.35在优化设计中，对掩护式支架最好应小于0.16，对支撑式掩护支架最好应小于0.2。 2.4运用SolidWorks建立四连杆机构模型
三维建模工具有着二维绘图软件所无法比拟的优点,正越来越多地应用于工程设计中。就综采液压支架而言,目前采用三维建模软件进行设计仍处于起步阶段, 一般是在二维设计完成后, 用三维软件作为辅助设计工具, 对液压支架进行建模,然后进行动态运动分析与受力分析。这种情况下, 三维软件的真正功能并未实现。由于液压支架设计的特殊性, 如果采用自上而下参数化建模方式, 不需要每次重新建模, 只需要参数化驱动就可以得到想要的结果。作为一个有益的尝试, 本文在SoildWorks软件平台上真正实现液压支架参数化建模, 并就如何实现支架运动仿真问题。
在运用已知的液压支架四连杆机构的二维零件图，按照上面的尺寸标注和几何关系，分别将前连杆、后连杆、底板、掩护梁等零件运用SolidWorks进行三维建模，最
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后将各部分零件进行装配，得到液压支架四连杆机构的三维模型。
图2-6 前连杆
图2-7 后连杆
图2-8 底板
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