針對(duì)液壓支架的分析優(yōu)化

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第5期(總第186期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No．52014年1O月MECHANICALENGINEERING8乙AUT0MAT10N0ct．文章編號(hào)：1672-6413(2014)05—0212—02液壓支架的分析優(yōu)化盧小菊，段瑾?jiǎng)?太原鐵路機(jī)械學(xué)校，山西太原030006)摘要：液壓支架是煤礦機(jī)械化綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，對(duì)液壓支架設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在很多煤礦企業(yè)仍然停留在手動(dòng)優(yōu)化四連桿參數(shù)的階段，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的液壓支架頂梁軌跡擺幅大，并且優(yōu)化

2、工作耗時(shí)長(zhǎng)。介紹了液壓支架設(shè)計(jì)技術(shù)、流程。分析其運(yùn)動(dòng)軌跡和受力，建立運(yùn)動(dòng)學(xué)和平面力學(xué)分析模型，采用多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型參數(shù)優(yōu)化的分析方法，對(duì)支架四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：液壓支架；優(yōu)化設(shè)計(jì)；多目標(biāo)中圖分類(lèi)號(hào)：TD355．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B0引言標(biāo)。四連桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極限位置為O／max和‰：液壓支架是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效綜合采煤機(jī)械化和自動(dòng)O／max丌一~po--O／e'化的重要配套設(shè)備，它以高壓液體為動(dòng)力，由金屬構(gòu)件O／rain一丌一0一a·和若干液壓元件組成，與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、裝(轉(zhuǎn))其中?一ar

3、cos(一載機(jī)和乳化液泵站等配套使用，能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序[1]。本文所研究的液，(L+L。)。+d。一L：、∞—。壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析計(jì)算機(jī)應(yīng)用平臺(tái)，是為解決煤炭行業(yè)的液壓支架存在的實(shí)際問(wèn)題，目的是在保證液壓支架結(jié)構(gòu)、性能可靠性的前提下，通過(guò)該平臺(tái)進(jìn)行支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得最佳設(shè)計(jì)方案，并提高設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)液壓支架設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)管理的現(xiàn)代化。1支架綜合分析模型1．1液壓支架綜合分析模型的建立目前使用的液壓支架分為3類(lèi)，即支撐式、掩護(hù)式和支撐

4、掩護(hù)式r3]。支撐掩護(hù)式支架是在吸收了支撐式和掩護(hù)式兩種支架優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種支架，因此，它兼有支撐式和掩護(hù)式支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性圖1j硬壓支架綜合分析通用模型能，可適應(yīng)各種頂?shù)装鍡l件。令液壓支架任意工作高度為H：本文建立了液壓支架綜合分析通用模型，并假設(shè)H一^4+5+L1sina+L2sin(rio+J8l+--O／)．(1)支架各構(gòu)件為剛性鉸接結(jié)構(gòu)，令坐標(biāo)系為OXY，各結(jié)1．2．2以高度為自變量的模型處理構(gòu)參數(shù)如圖1所示，并設(shè)P為各千斤頂?shù)墓ぷ髯枇?。支架工作高度H的變化會(huì)引起支架四連桿

5、機(jī)構(gòu)1．2液壓支架運(yùn)動(dòng)學(xué)分析幾何運(yùn)動(dòng)參數(shù)和支架力學(xué)特性的一系列變化，工程應(yīng)1．2．1運(yùn)動(dòng)學(xué)分析公式的建立用中也習(xí)慣要求知道某一確定高度時(shí)支架的運(yùn)動(dòng)學(xué)、在圖1中，a，，)，分別為后連桿、掩護(hù)梁、前連桿力學(xué)參數(shù)，因此本文采用以支架工作高度為自變量的的水平傾角；(X，，Y，)為P點(diǎn)坐標(biāo)；為AP和AB間優(yōu)化分析方法。的夾角；為AC和AD間的夾角；為AB和AD間由公式(1)可知，要以H為自變量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分的夾角；L。為AD長(zhǎng)度；L，L。和L分別為桿AC，析，只要求解超越方程H一廠(a)即可實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般A

6、B和BD的長(zhǎng)度；O為運(yùn)動(dòng)瞬心壓力角；。和d分別的支架四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，處支架不一定工作在最低為CD的水平傾角與長(zhǎng)度；(X。，Yo)為瞬心O。的坐高度，O／max處支架不一定工作在最高高度。但是，在該收稿日期：2014—05—30；修回日期：2014—06—10作者簡(jiǎn)介：盧小菊(1984一)，女，重慶人，講師，工程碩士，主要從事機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究和教學(xué)工作。學(xué)兔兔www.xuetutu.com2014年第5期盧小菊，等：液壓支架的分析優(yōu)化·213·區(qū)間一定存在唯一使H取極大值和極小值的兩個(gè)點(diǎn)量級(jí)。O

7、t和aM。若把[a，，O／M]作為方程根的搜索區(qū)間，則一定性能約束條件如下：能保證根的唯一性。采用一維最優(yōu)化算法如0．618法(1)頂梁端點(diǎn)最大水平變動(dòng)量小于許用值可以求出與支架理論高度區(qū)間[，]對(duì)應(yīng)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．液壓支架實(shí)際高度[^。。，his]僅是[^，，M]的子區(qū)(2)掩護(hù)梁水平傾角滿(mǎn)足條件[]≥(X)≥問(wèn)[4]。在單調(diào)區(qū)間[a，aM]求解超越方程也可用一維[i

8、]，即：最優(yōu)化方法求解，從而統(tǒng)一簡(jiǎn)化程序，即：mini-H—fgz(X)一[]一盧(X)≥0．(a)]。求出此時(shí)的口。g。(X)一(X)一[i]≥0．1．3液壓支架受力分析(3)前連桿水平傾角滿(mǎn)足條件[y腳]≥y(X)≥1．3．1分析模型[ymi]，即：液壓支架平面力學(xué)分析是以運(yùn)動(dòng)學(xué)分析為前提g(X)一[y?]一y(X)≥O．的，在數(shù)據(jù)錄入階段，依據(jù)選擇的架型，設(shè)置不同的力g5(x)一y(x)一[)，]≥0．學(xué)相關(guān)參數(shù)。通過(guò)編制計(jì)算機(jī)程序，輸入各種參數(shù)，可(4)后連桿水平傾角滿(mǎn)足條件[a]≥Ot