悬移式液压支架设计【6张PDF图纸+CAD制图+文档】
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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘要采煤综合机械化，是加快我国煤炭工业发展速度，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项重要战略措施。综合机械化不仅产量大，效率高，成本低，而且能减轻笨重的体力劳动，改善作业环境，是煤炭工业技术的发展方向。而液压支架则是综合机械化采煤方法中最重要的设备之一。本文设计的悬移式液压支架主要由以下几个基本部分组成顶梁、推移托梁、伸缩千斤顶、推移千斤顶、液压支柱、内缩梁、挡矸装置、及液压系统。设计要遵循支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等原则。在悬移式式液压支架的设计过程中，拖梁、顶梁、和千斤顶、支柱等结构件的设计是重点。该论文介绍了液压支架的结构、类型、工作原理、特点、目的及受力分析，对悬移式式液压支架作了详细的介绍和分析，论述了该支架的设计方案和基本用途。关键词：液压支架 拖梁 顶梁 千斤顶 液压支柱 液压系统83AbstractThe comprehensive mechanization of coal mining is the acceleration coal industrial development of our country , raises labor productivity substantially , realizes the modern a strategic measure of coal industry. Synthesize mechanization not only output big, efficiency has low cost high and can alleviate heavy physical labor and improvement schoolwork environment, is the technology of coal industry develop direction. Hydraulic support is the one of comprehensive most important equipment in the mechanization method of coal mining. Hydraulic support major from some following basically partial compositions: Top beam, screens beam and 4 linkage mechanisms, side fender, base, prop. Design to follow protect performance good, strength is speed high, move rapid, safely reliable etc. principle. In the design course that the type of supports cover type, the design of canopy and caving shield and props is key. This paper has introduced requirement, type, working principle, characteristic, purpose and the structure of hydraulic support, for screening type hydraulic pressure support have made detailed analysis and introduction, have narrated use and the scheme of this kind of support. Keyword: Hydraulic support、 Drag beam、 Roof Beam、 Jack、 Hydraulic prop、 Hydraulic system 目录前言11液压支架概述21.1液压支架的分类21.1.1按支架和围岩的相互作用分类21.1.2按移动方式分类51.1.3根据使用地点的不同分类61.2液压支架的组成61.2.1承载结构件61.2.2动力油缸71.2.3控制操纵元件81.2.4辅助装置81.2.5工作液体81.3液压支架的工作原理81.3.1托梁液压支架的工作原理81.3.2液压支架的支撑承载原理101.4液压系统及其控制元件141.4.1液压系统151.4.2液压系统的特点161.5液压支架的架形171.5.1垛式液压支架的特点171.5.2四连杆机构液压支架171.5.3悬移式液压支架181.5.4影响架形选择的因素192悬移式液压支架主要结构尺寸的确定222.1悬移式支架设计目的222.2悬移式支架主要尺寸的确定232.21悬移式支架主要技术参数233悬移式支架总体结构设计243.1悬移式液压支架基本参数的确定243.1.1支架高度243.1.2支架伸缩比243.1.3支架间距243.1.4支架宽度253.1.5顶梁长度253.1.6支架工作阻力263.2悬移式液压支架顶梁结构设计263.2.1顶梁形式的选择263.2.2伸缩梁结构设计283.2.3托梁结构的设计283.2.4柱窝的设计283.2.5挡矸板的设计293.2.6立柱的选择与设计293.3悬移式液压支架推移千斤顶设计303.3.1推移装置的选型303.3.2推移千斤顶的确定313.4悬移式液压支架水平推进缸的设计与计算323.5悬移式液压支架伸缩梁油缸的设计与计算334悬移式液压支架顶梁强度校核354.1材料的选择354.2顶梁的强度校核364.2.1集中载荷在两根立柱中间时校核364.2.2集中载荷在顶梁两端时校核415悬移式液压支架伸缩梁强度校核475.1材料的选择475.2伸缩梁的强度校核485.3立柱强度计算535.3.1预算缸筒内径和缸壁厚度535.3.2计算重叠长度536悬移式液压支架的使用维护及常见故障排除方法556.1支架的运输和工作面安装556.1.1支架在地面和井下的运输556.1.2支架在工作面的安装556.2支架的操作和维护566.2.1对支架操作维护的要求566.2.2支架的操作注意事项566.2.3支架的维护和管理576.2.4注意事项及警示58结论60致谢61参考书目62附录63外文资料与中文翻译62前言液压支架是在摩擦支柱和单体液压支柱等基础上发展起来的工作面机械化支护设备。它与滚筒采煤机（或刨煤机）、可弯曲刮板输送机、转载机及胶带输送机等形成一个有机的整体，实现了包括采、支、运等主要工序的综合机械化采煤工艺。液压支架能可靠而有效地支撑和控制工作面顶板，隔离采空区，防止矸石窜入工作面，保证作业空间，并且能够随着工作面的推进而机械化移动，不断地将采煤机和输送机推向煤壁，从而满足了工作面高产、高效和安全生产的要求。液压支架的总重量和初期投资费用占工作面整套综采设备的60%70%左右。我国于70年代初，研制成功了垛式、节式等支撑式支架，以及关键的液压元部件。70年代中期，研制成功了掩护式与支撑掩护式支架。由于这种架型的优良性能，逐步取代了早期的垛式和节式支架。在引进、消化国外支架的基础上，我国已经形成了一支有一定规模的从事液压支的设计、研究、制造和检验的专业队伍，积累了丰富的经验，并研制了多种适合我国煤矿不同生产地质条件的液压支架。支架最大高度已达5m，最小高度为0.5m；适应最大倾角可达55;最大工作阻力达10000KN。还有用于放顶煤采煤、分层铺网采煤等条件下的特种用途液压支架。合理的选用采煤设备并结合先进的采煤工艺，可解决采煤工作面的采煤支护运输等生产环节之间的矛盾，可有效地提高工效增加成本减少损耗保护生产人员和设备的安全，以及减轻笨重的体力劳动，可为煤矿获得很高的经济效益。1液压支架概述1.1液压支架的分类1.1.1按支架和围岩的相互作用分类（1）支撑悬移式支架:图1-1是一种支撑式支架,它有较长的顶梁,较多的支柱,并呈垂直布置,支架的稳定性由支柱的复位机构来保证,因此有坚固的箱式底座。它靠支柱与顶梁的支撑作用，控制工作面的顶板，维护工作空间，而顶板岩石则在顶梁后部切断垮落。这种类型的支架具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，因此适用于顶板坚硬完整，周期压力明显或强烈、底板也较硬的煤层中。图1-1支撑式液压支架结构1-顶梁；2-前梁；3-立柱；4-控制阀；5-推移装置；6-底座（2）掩护式液压支架:图1-2是掩护式支架中结构之一，它的顶梁较短，支柱一排，一般仅12根，多呈倾斜布置，与掩护梁连接或者直接于顶梁连接。它靠支柱和顶梁支撑顶板，而掩护梁只与冒落矸石相接触，防止矸石涌入工作面，以维护一定的工作空间。这种类型的支架，有良好的防矸掩护性能，主要使用于顶板中等稳定或破碎，底板也较松软的煤层中。图1-2掩护式液压支架结构1-互帮装置；2-前梁；3-顶梁；4-顶梁千斤顶；5-弹簧筒；6-顶梁侧护板；7-立柱；8-掩护梁；9-平衡千斤顶；10-掩护梁侧护板；11-前连杆；12-后连杆侧护板；13-后连杆；14-底座；15-推移千斤顶；16-推杆掩护式支架的特点如下：1) 顶梁短，对顶板的作用力均匀，煤壁附近顶板的支护强度往往比支撑式支架还高。2) 结构稳定，抵抗直接顶水平运动的能力强。3) 防护性能好，架内歼石极少，便于操作。4) 调高范围大，对煤层厚度变化的适应性强。5) 整架工作阻力小，工作空间小，通风阻力大。6) 与垛式支架相比，质量大，造价高。(3)支撑掩护式液压支架：图1-3是一种支撑掩护式支架，支撑掩护式介于支撑式和掩护式之间的架型。它的特点是，支柱两排，每排12根，多呈倾斜布置，靠采空区一侧，装有掩护梁和四连杆机构（见图1-3）。图1-3支撑掩护式液压支架结构这类支架靠支撑和掩护作用来维护工作空间，兼有支撑式和掩护式支架的优点，使用于顶板中等稳定或稳定，有较明显的周期压力，底板中等稳定的煤层中。支撑掩护式支架的特点如下：1) 工作阻力大，切顶性能好。2) 具有坚固的掩护梁及较严密的挡歼侧护装置，可有效地把工作面空间与采空区隔开，防歼性能较好。3) 采用了四连杆结构，支架的稳定性好，能承受较大的水平力。4) 工作空间宽敞，能满足行人、操作和工作面通风的要求。5) 支架结构复杂，质量大，造价高，支架回缩时较长，不便运输。支撑式、掩护式、支撑掩护式等三类支架中，对照采煤工艺对支架的要求来看，掩护式支架具有很多的特点和较广的适用范围。虽然掩护式支架单位工作面上的支撑能力不如其余两种，但由于控顶距较小，单位面积上的支撑能力较大，能对顶板进行有效的支撑；还有有效的挡矸装置，能更好地适用破碎顶板的支护需要；支架本身为一稳定的运动机构，抗水平力性能好，且便于支架前移；支架的结构和液压系统简单，操作简便，管理维修容易；支架调高范围较大，对煤层厚度变化的适应性较强。所以，掩护式支架在使用中已取得了良好的技术经济效果，使用范围正在逐渐扩大。1.1.2按移动方式分类按移动方式，液压支架可分为整体自移式和迈步式两类。（1）整体自移式:支架成整体结构，因而整体移动。掩护式、支撑掩护式和部分支撑式支架，均采用这种移架方式，（2）迈步式:迈步式支架又可分为交互前移式和提步前移式两种。1）交互前移式支架，是利用主副架互为着力点交互推位前移的方式，架间安装推移千斤顶和导向装置。一般节式支架常用这种移架方式。2）提步前移式支架，是采取顶梁不大量下降，提腿跨步的方式。例如，苏-81型支撑掩护式支架，移架时沿着支撑住顶板的邻架顶梁推移。还有一种是滑行顶梁式支架，移架时本架顶梁在内部滑移。1.1.3根据使用地点的不同分类根据使用地点的不同，液压支架有可分为工作面支架和端头支架两类。上述各类支架均为工作面支架，用来支护工作面的顶板。端头支架，则用在工作面两端与顺槽的连接处，由于此处的机械设备较多，需要占有的工作空间大，同时又是人员的安全出口，要求端头支架能很好的和各种设备相配合，达到有效地支护悬露面积较大的顶板。因此，端头支架在结构上具有特殊性。1.2液压支架的组成液压支架的组成序号部件功能举例1承载结构件承受并传递顶板在和作用的结构件顶梁、伸缩梁、2动力油缸用液体作为介质可以主动产生作用力、实现各种动作的油缸立柱、各类千斤顶3控制元件操纵、控制支架各个动力油缸动作及保证所需工作特性的液压（电气）元部件操控阀、单向阀、安全阀及管路、液压（电控）元件4辅助装置不直接承受顶板载荷、而实现支架莫那些动作或功能所必需的装置推移装置、护帮装置、活动侧护板、防倒、防滑装置5工作液体传递能量的工作介质乳化液1.2.1承载结构件（1）顶梁：顶梁上设计有滑轨，这是实现移架的关键部件，推移托梁分为前后两个，有托梁连接杆将前后两个托梁连在一起，用吊挂装置将托梁放置于顶梁下方的滑轨内，使其能沿滑轨前后滑动，从而实现移架的过程（2）伸缩梁内伸缩梁是实现支架即时支护的关键部件，内伸缩梁插置于顶梁的箱体内1.2.2动力油缸动力油缸包括支柱和各种千斤顶等。（1）支柱：支架上凡是支撑在顶梁（或掩护梁）和底座之间，直接或间接承受顶板载荷的主要油缸叫支柱。支柱是支架的主要承载部件，支架的支撑力和支撑高度，主要取决于支柱的结构和性能。支柱如图1-10所示:图1-10立柱（2）千斤顶：支架上除支柱之外的各种油缸都叫千斤顶，如前梁千斤顶、推移千斤顶、调架千斤顶，还有平衡、复位、侧推和护帮千斤顶等，完成着推移运输机、移设支架和支架的调整等各项动作。侧推千斤顶如图1-11所示:图1-11侧推千斤顶1.2.3控制操纵元件控制操纵元件：包括控制阀（即液控单向阀和安全阀）、操纵阀等各种阀件和管件。这些元件是保证支架获得足够的支撑力、良好的工作特性以及实现预定设计动作所需的液压元件，它的种类和数量，随支架结构和动作要求的不同而异。1.2.4辅助装置支架上除上述三项构件以外的其它构件，都可归入辅助装置，它包括推移装置、复未装置、挡矸装置、护帮装置、防倒防滑装置、照明和其他附属装置等。1.2.5工作液体这是传递泵能站量，使液压支架能有效工作的工作介质。液压支架的工作液体是乳化液。1.3液压支架的工作原理1.3.1托梁液压支架的工作原理该液压支架在移架过程中，不仅要可靠的支撑顶板，维护一定的安全工作空间，而且要随工作面的推进，进行移架和推移输送机。因此，支架要实现升、降、推、移四个基本动作，这些动作是利用泵站供给的高压液体，通过工作性质不同的几个液压油缸来完成的,如图1.1所示：当操纵阀8处于升柱位置时，从乳化液泵站来的高压液体通过操纵阀8、液控单向阀6进入立柱2的下腔，立柱上腔回液，支架升起，并撑紧顶板。当操纵阀8处于降柱位置时，工作液体进入立柱的上腔，同时打开夜空单向阀，立柱下腔回液，支架下降。支架的前移和推移输送机是通过操纵阀7和图一千斤顶4来进行的。移架时，先使支架卸载下降，再把操纵阀7置于移架位置，从乳化液泵站来的高压液进入推移千斤顶4的前腔即活塞杆腔，后腔即活塞腔回液。这时，支架以输送机为支点前移。移架结束后，再把支架升起，使支架撑紧顶板。若将操纵阀7置于推溜位置，高压液进入推移千斤顶后腔即活塞腔，前腔即活塞杆回液，这时输送机以支架为支点被推向煤壁。图1.1液压支架工作原理图1-顶梁2-立柱3-底座4-推移千斤顶5-安全阀6-液控单向阀7、8-操纵阀9-输送机10-乳化液泵11-主供液管12-主回液管（1）升柱：液压支架移至新的工作位置后，应及时升柱，以支撑新暴露的顶板。将操纵阀转到升柱位置，打开供液阀，高压液体由主进液管进入，经操纵阀到液控单向阀，顶开阀球经油管进入支柱活塞腔，支柱活塞腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，活柱和顶梁升起，支撑顶板。（2）降柱：当旋转式操纵阀转到降柱位置，打开供液阀时，高压液体由主进液管经操纵阀和油管，进入支柱活塞杆腔，同时也进入液控单向阀的控制管路，打开液控单向阀，支柱活塞腔的油液经油管、液控单向阀和操纵阀，流回主回液管，支柱卸载下降。（3）移架：液压支架卸载后，把操纵阀转到移架位置，打开供油液，高压液体由主进液管经操纵阀、油管进入推移千斤顶的活塞杆腔，同时进入液控油路，打开液控单向阀，而活塞的油液经油管、液控单向阀、操纵阀流回主回液管，推移千斤顶收缩，以运输极为支点，拉架前移。运输机靠相邻支架的推移千斤顶来固定，千斤顶由液控单向阀锁紧。（4）推移运输机：当液压支架前移并重新支撑后，把操纵阀转到推溜位置，打开供液阀，高压液体由主进液管经操纵阀、液控单向阀进入推移千斤顶的活塞腔，活塞杆腔的油液经油管和操纵阀流回主回液管，推移千斤顶的活塞伸出，以液压支架为支点，把运输机推移到新的工作位置。在实际生产中，对于具体支架的动作，根据该支架的结构和需要来确定。1.3.2液压支架的支撑承载原理液压支架的支撑承载原理，是指液压支架与顶板之间互相力学作用原理，它包括初撑增阻、承载增阻和恒阻三个工作阶段。（1）初撑增阻阶段：在升柱过程中，从顶梁接触顶板起，至支柱活塞腔的油液压力达到泵站的工作压力时，松开手把，停止供液，液控单向阀立即关闭，阀球封闭了支柱活塞腔的油液，这就是支架的初撑阶段。此时支柱或支架对顶板产生的支撑力称为初撑力。支柱初撑力：（吨）支架初撑力：（吨）泵站的工作压力（）；支柱缸体内径（厘米）；每架支架的支架数；支撑效率（垛式支架=1）。支架初撑力的大小，取决于泵站的工作压力，支架支柱数和支柱缸体的内径以及架型等。实际上，支柱初撑后，活塞腔的油缸压力由于阻力损失、操作情况和阀的灵敏等原因，往往低于泵站工作压力。（2）承载增阻阶段：支架初撑后，随顶板的下沉，支柱活塞腔被封闭的油液受到压缩，油液压力继续升高，呈现承载增阻状态。这时由于支柱缸径增大，油液被压缩而体积缩小，即使乳化液没有任何漏损，安全阀并未动作卸载，支柱总长度也将缩短。这个缩短量可用下式计算：这个缩短量是有弹性的，如果作用在支柱的载荷，反过来从工作阻力减小到初撑力时，支柱仍会恢复到原来的长度。因此，这个支柱长度上的缩短量，称为支柱的弹性可缩量。根据井下工作面实测，在各种不同的初撑力、工作阻力和采高的情况下，支架支柱的弹性可缩量在610毫米范围内。这个弹性可缩量会使支柱工作还未达到工作阻力之前，就可造成顶板的下沉，有可能使岩石离层，对顶板管理是不利的。经实验证明，减小支柱的弹性可缩量，对改善顶板管理起着重要作用。具体措施是，使用高压乳化液泵，提高支柱初撑力；改善单向阀的质量，要能及时关闭液路；注意操作方法，使支柱下腔尽可能达到泵站的工作压力。（3）恒阻阶段：支架承载后，如果完全支撑住顶板，不允许顶板下沉，需要有强大的支撑力，想设计出能抗住巨大顶板压力，而一点也不让压的支架是极困难的，实际上也没有这种必要。因此使支架能随顶板下沉时有一定的可缩量，但又保持一定的支撑力，不致于使顶板下沉而造成破坏冒落。要求支架具有一定的支撑力，又具有可缩性。液压支架的这种特性，是由于支柱的安全阀来控制的。在顶板压力增大时，支柱活塞腔被封闭的油液压力就迅速升高，当压力值超过安全阀的动作压力时，支柱活塞腔的高压液体经安全阀泻出，支柱降缩，支柱活塞腔的液体压力减小，这是就是支架的“让压”特性；当压力小于安全阀的动作压力时，安全阀又关闭，停止泻液，支柱活塞腔的液体又被封闭，支架恢复正常工作。由于安全阀动作压力的限制，支柱呈现出恒阻特性，此时支柱或支架承受的最大载荷称为工作阻力。支柱工作阻力：（吨）支架工作阻力：（吨）式中：安全阀的动作压力（）支架的工作阻力取决于安全阀的动作压力、支架柱数、支柱缸体内径和架型等。安全阀使支柱具有恒定的设计工作阻力，同时又使支柱在承受大于设计工作阻力的顶板压力时，可随顶板的下沉而下缩，这就是液压的恒阻性和可缩性。为防止安全阀频繁动作而失效，应使支架的工作阻力大于正常的顶板压力，也就是说，在工作面生产过程中，支架还没有达到设计的工作阻力之前，就已经移到新的位置。工作阻力是液压支架的一个基本参数，用来表示支架支撑力的大小。但是，由于支架的顶梁长短和间距大小不同，并不能完全反映支架对顶板的支撑能力，因此常采用表示单位面积顶板上所受支架工作阻力值大小的支护强度参数，来比较支架的支护性能.由上可知，支柱或支架工作时，其支撑力随时间的变化过程是，支架升起，顶梁开始接触顶板至液控单向阀关闭时的初撑增阻阶段,初撑结束至安全阀卸载前的承载增阻阶段和安全阀出现重复卸载时的恒阻阶段。这种变化过程反映了支架的支撑力和时间之间的关系（图1-13）。图中虚线表示，有些支架的支柱并未达到额定工作阻力就已降柱前移，支架前移后按原过程重新支撑。图1-13支架的支撑承载过程初撑增阻阶段载增阻阶段恒阻阶段上述过程表明：液压支架在额定工作阻力值以下工作时，具有增阻性，以保证支架对顶板的有效支撑作用；当支架支撑力超过额定工作阻力值时，支架能随顶板下沉而下缩，使支架保持恒定的工作阻力，既具有可缩性和恒阻性。支架本身的增阻性取决于液控单向阀和支柱的密封性能，可缩性和恒阻性则由安全阀的溢流性能决定。因此，液控单向阀、安全阀、支柱这三个部件，是保证支架工作性能的关键元件。1.4液压系统及其控制元件液压系统是利用泵站的高压乳化液来控制立柱、千斤顶和阀等元件，实现支架的支护性能和各种动作。支架采用的乳化液，是由乳化油水配制而成的，乳化油的配比浓度为5%，使用乳化油应注意以下几点：a)定期检查浓度，浓度过高增加成本；浓度太低可能造成液压元件腐蚀，影响液压元件的密封。b)防止污染，定期（一个月左右）清理泵站乳化液箱。c)乳化液的PH值须在79范围内。d)防冻：乳化液的凝固点在-3度左右，与水一样乳化液也具有冻结膨胀性，乳化液受冻后，体积稳定性受影响。因此，乳化液地面配制和运输过程中注意防冻。e)乳化油必须满足“MT76-83液压支架用乳化油”标准之规定，即：表2-2乳化油按对水质硬度的适应性选取相应的牌号牌号M-5M-10M-15M-T适应水质硬度(毫克当量/升)55,1010,1515f)配制液压支架用乳化液的水质应符合下列条件:无色、无臭、无悬物和机械杂质；PH值在69范围内；氯离子含量不大于5.7毫克当量/升；硫酸根离子的含量不大于8.3毫克当量/升。1.4.1液压系统对于液压支架的传动系统应具有以下基本要求：a）采用结构比较简单，设备外形尺寸比较小，能远距离的传递大的能量；b）能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构；c）在有爆炸危险和含尘的空气里保证工作安全；d）动作迅速；e）操作、调节简单；f）过载及损坏保护简单；针对我们本次设计的液压支架，其液压系统有以下两部分系统组成：即立柱系统和千斤顶系统。本支架的液压系统，由乳化液泵站，主进，主回液胶管，各种液压元件，立柱及各种千斤顶等组成。液压系统原理：本支架操作方式采用邻架操作控制，使用快速接头拆装方便，性能可靠。图2-6液压支架液压系统图1前立柱；2压力指示器；3安全阀；4液控单向阀；5后立柱；6顶梁侧推千斤顶；7掩护梁侧推千斤顶；8护帮千斤顶；9双向液控单向阀；10操纵阀；11推移千斤顶；12前梁千斤顶；1.4.2液压系统的特点(1)支架上的大部分液压元件(除前梁千斤顶控制阀和双向锁外)都装在阀组的座架上，支架本身只有两根高压软管，这样既便于操作，又能保证支柱间有宽敞的人行道。(2)操纵阀ZC型组合操纵阀，前柱，后柱及前梁千斤顶可单独操作，也可同时操作。(3)前梁千斤顶活塞腔与活塞杆腔之间连接一个大流量安全阀，在升前梁与升柱同时操作时，对前梁加以保护，并使前梁有较大的支撑力液压系统及其控制元件1.5液压支架的架形液压支架主要的机构形式有三种，即垛式支架，四连杆机构液压支架，和悬移式液压支架。现分别介绍几种形式液压支架的特点。1.5.1垛式液压支架的特点垛式液压支架式支撑式液压支架的一种。支撑式液压支架是在一个底座上放置几根立柱支撑顶梁，并通过顶梁支撑顶板这样简单的结构基础上发展起来的。垛式支架的优点是：垂直支撑的立柱数量多，支架的工作阻力大；多数立柱位于支架后部，切顶性能好，工作空间大，易满足通风和行人的要求，重量轻，价格便宜。其缺点是：顶梁较长，移架时空顶面积较大；同一段顶梁受到的垂直支撑的次数较多，不利于顶板的管理，挡矸帘的强度低，顶板碎矸还可以从架间落入工作空间，防矸能力弱。所以垛式支架应在直接顶稳定或坚硬的煤层中使用。由此可见，垛式液压支架虽然有很多的优点，但却存在它的弊端，并不是我们理想的架型。1.5.2四连杆机构液压支架这种液压支架是目前使用最多的液压支架。不论是支撑式还是掩护式液压支架都一般都用到了这种机构。四连杆机构使顶板对顶梁的水平载荷由掩护梁传递给两个连杆，立柱不承受横向力，因此不易产生弯曲现象。因此，要求连杆要有足够的强度。四连杆机构主要有两种形式，一种是前后连杆都为单连杆；另一种是后连杆为整体铸造件或焊接件，前连杆为左右分置的单连杆铸钢件或焊接件，这样可增大支架的有效利用空间。四连杆机构液压支架的机构简图如图2.1所示：图2.1四连杆式液压支架机构简图这种机构使支架在升降的过程中，顶梁前端的轨迹为一条双纽线。双纽线支架的两个连杆虽然增加了支架结构的稳定性，但也因要抵抗顶板的水平运动大大增加了对支架承载机构件的作用力，结构使构件断面增大，重量增加。而掩护式和支撑掩护式支架的进一步发展方向之一是寻求减轻支架重量的途径。因此，这种机构虽然广泛使用，但仍旧不是我们理想的一种架型。1.5.3悬移式液压支架这种支架是由四连杆机构液压支架演化而成的一种支架机构形式。它用一个单摆杆机构代替了传统的四连杆机构，从而使支架在升降的过程中顶梁前端的轨迹由双扭线变成了一条圆弧线。我们可以通过增加摆杆长度的方法来使轨迹更加接近垂直直线。但是与四连杆机构类似，不论我们怎样进行优化设计，仍旧无法使顶梁前端的轨迹真正变成一条垂直直线。也就无法去除顶梁所受的横向摩擦力。由以上的分析可知，传统的机构形式总是存在其弊端，我们努力寻求一种机构形式是顶梁升降时的轨迹为一条垂直直线。图2.2悬移式液压支架机构示意图因此我们通过机构形式的演化，找到了一种垂直导向机构。这种机构的特点是，真正使支架升降时顶梁前端的轨迹成为了一条垂直直线，使支架不再受到顶板摩擦力的作用。改善了支架的受力状况，减小可承载件的断面面积，从而减轻了支架的重量。这种分体顶梁液压支架的机构示意图如图2.2所示。通过上述分析知，这几种架型形式都不是我们理想的选择，我们要求的机构形式是顶梁上下运动时的轨迹为变化的。因此我们通过各种架型形式的演化，研究了这种分体顶梁液压支架。这种架型的特点是：采用托梁滑块机构和推移机构，克服了单摆杆机构和四连杆机构支架在支护高度发生变化时，由于内力大而造成的支架易损坏的潜在因素，真正成为支架升降导向，并承担支架外部的纵向水平力。该架型稳定性好，重量轻，工作面过人空间大，结构紧凑，支护强度大。所以，在理论上分析可以得出，滑块机构和推移是对分体顶梁液压支架的一个很好的演化形式。1.5.4影响架形选择的因素液压支架的选型受到矿井的煤层、地质、技术和设备条件的限制，因此，以上因素都会影响到支架的选型。液压支架架型的选择首先要适合于顶板条件。一般情况下可根据顶板的级别，由综采技术手册（上册）中直接选出架型。（1）煤层厚度1) 当煤层厚度超过1.5m，顶板有侧向推力和水平推力时，应选用抗扭能力强的支架，一般不用支承式支架。2) 当煤层厚度达到2.5m2.8m以上时，需选择带有护帮装置的掩护式或支承掩护式支架。3) 煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式，带有机械加长杆或双伸缩立柱的支架。4) 假顶分层开采，应选用掩护式支架。（2）煤层倾角1) 煤层倾角25时，排头支架设防倒滑装置，工作面中部支架设底调千斤顶，工作面中部输送机设置防倒滑装置。（3）底板强度1) 验算比压，应使支架底座对底板的比压不超过底板允许比压。2) 为使移架容易，设计时要使支架底座前部比后部的比压小。（4）瓦斯含量对瓦斯涌出量大的工作面，应符合保安规程的要求，并选用通风端面较大的支承式或支承掩护式支架。（5）煤层硬度当煤层为软煤层时，支架最大采高一般2.5m；中硬煤层时，支架最大采高一般3.5m；硬煤层时，支架最大采高1.44.2顶梁的强度校核顶梁受力有两种，按集中载荷在两根立柱中间和在顶梁两端两种情况，理论支护阻力在顶梁的最危险断面处，对顶梁进行强度校核。4.2.1集中载荷在两根立柱中间时校核由中华人民共和国煤炭行业标准MT312-2000中实验的规定加载。加载方式如图4.1所示：图4.1顶梁中部集中载荷实验加载方式示意图图中，剖面线部分为顶梁中部所加的钢条，也就是作用力的位置。钢条所在的位置为，两柱窝中点。现将此实验中顶梁的受力模型列于图4.1中：图4.2顶梁的受力图、剪力图和弯矩图示意图1.画出顶梁结构简图、受力图、剪力图和弯矩图对各个点左右的剪力计算如下：F1=1200KN，由受力平衡得L1=L2=500mmF2=F3=600KN从左向右取矩1点：=02点：=F2L2=600500=300000KNmm=F3L3=600500=300000KNmm3点：=0=300000KNmm2.按弯曲应力计算进行强度校核由计算得知，按弯压联合计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为了安全，在两柱窝中心截面，采用最大弯曲应力进行校核。计算截面面积F及截面形心至两柱窝中心面的距离y取全部钢板的厚度为12mm首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成一个号，然后计算截面面积最后计算截面形心距即：图4.3顶梁截面图=L1=12470=5640mm2=6mm=2L2=2（300-12）12=6912mm2=+=12+=156mm=2L3=2（300-24）12=6614mm2=+=12+=150mm=L42=80212=2560mm2=L3+=294mm每个零件中心到截面形心的距离：=_=131.5-6=125.5mm=_=131.5-156=-24.5mm=_=131.5-150=-18.5mm矩形截面的惯性矩为：式中b截面宽度h截面高度计算每个零件的对截面形心的惯性矩 +=88899090+4231872+2346552+67623040=1631000554计算弯曲应力和安全系数安全系数：满足n所以危险截面是安全的。3.校核截面的剪切强度：在截面两柱窝中心截面的剪力最大，且腹板采用钢板焊接，故需要校核，现对中性轴处剪切力进行校核，即：最大剪力截面沿中性轴的总宽度截面中心轴之上各块面积对中性轴静矩安全系数：所以截面强度合格。4.2.2集中载荷在顶梁两端时校核1、集中载荷的分布如图4.4所示：图4.4两端集中载荷加载示意图其中剖面线部分为两块钢条,既集中载荷的作用点.画出顶梁结构简图、受力图、剪力图和弯矩图，如图4.5所示：图4.5集中载荷在两端时的顶梁受力图计算剪力和弯矩：已知：F1=F4=600KNL1=2830mmL2=1430mmL3=1000mmL4=400mm根据对2点的矩平衡：=0即:F1L2+F3L3-F4(L3+L4)=0代入数据：6001430+F31000-6001400=0计算得：F3=-18KN根据对4点的矩平衡：=0即:F1(L2+L3)-F2L3-F4L4=0代入数据6002430-F21000-600400=0计算得：F2=1218KN计算各段的弯矩：1-2段：2-3段:3-4段：所以2.按弯曲应力计算进行强度校核由计算得知，按弯压联合计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为了安全，在2-2截面，采用最大弯曲应力进行校核。计算截面面积F及截面形心至2-2面的距离y全部钢板的厚度为12mm首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成一个号（图4.6），然后计算截面面积最后计算截面形心距即：图4.6顶梁截面图=L1=12470=5640mm2=6mm=2L2=2（300-12）12=6912mm2=+=12+=156mm=2L3=2（300-24）12=6614mm2=+=12+=150mm=L42=80212=2560mm2=L3+=294mm每个零件中心到截面形心的距离：矩形截面的惯性矩为：式中b截面宽度h截面高度计算每个零件的对截面形心的惯性矩+=88899090+4231872+2346552+67623040=1631000554计算弯曲应力和安全系数安全系数：满足n所以危险截面是安全的5悬移式液压支架伸缩梁强度校核5.1材料的选择伸缩梁是液压支架中提前支护部件，在液压支架的研制，试验过程中，伸缩梁的强度计算是极为必要的。由于伸缩梁的结构特点，外载荷特点以及使用条件的特殊性，在强度计算中的强度条件也有其特殊性。当然强度条件要以现阶段液压支架所选用的材料、制造工艺以及失效形式等为依据，随着时间的推移，如果上述诸点有变，强度条件也必须作相应的调整。我国液压支架强度计算中的强度条件：1.强度校核均以材料的屈服极限计算安全系数。2.结构件、销轴、活塞杆的屈服极限及强度条件。各构件通常采用16Mn等普通低合金结构钢，并由具有标准厚度的钢板焊接而成，取345MPa。主要销轴均采用40Cr等合金结构钢取屈服极限785Mpa。活塞杆均采用45号钢，取屈服极限367.2MPa。结构件、销轴和活塞杆的强度条件为：式中危险断面计算出的最大应力，MPa，许用安全系数3.缸体材料采用27SiMn无缝钢管，取抗拉强度1020MPa，强度条件为：式中缸体许用应力，MPa许用安全系数，取3.544.焊条抗拉强度取561Mpa，其强度条件：式中计算出的焊缝许用应力按焊条类型确定5.许用挤压应力按下式计算：5.2伸缩梁的强度校核按理论支护阻力在伸缩梁的最危险断面处，对顶梁进行强度校核。因为伸缩梁是插在顶梁里面的，活动自由受到很大限制，因此我们可以把伸缩梁建立一个简支梁的模型，同样的，我们也可以把伸缩梁的集中载荷分布在其端点，如果这样就能合格的话，那么不管集中载荷在伸缩梁的任何位置，还是均布载荷，其强度都能达到要求。画出伸缩梁的剪力图和弯矩图如图5.1：图5.1伸缩梁受力图从右向左取，向上为负，向下为正。对个点左右的剪力计算如下：其中：图c为弯矩图按弯曲应力计算进行强度校核：由计算得知，按弯压联合计算，不如按最大弯曲应力计算应力大。为了安全，在A-A截面，采用最大弯曲应力进行校核。图5.2伸缩梁截面图计算截面面积F及截面形心至A-A面的距离y钢板全部厚度为12mm首先对每块钢板编号，把位置状态相同和截面积相同的钢板编成一个号，然后计算截面面积最后计算截面形心距即：每个零件中心到截面形心的距离：矩形截面的惯性矩为：式中：b截面宽度h截面高度计算每个零件的对截面形心的惯性矩：计算弯曲应力和安全系数：安全系数：所以合格。校核AA截面的剪切强度：在截面AA的剪力最大，且腹板采用钢板焊接，故需要校核，现对中性轴处剪切力进行校核，即：最大剪力截面沿中性轴的总宽度截面中心轴之上各块面积对中性轴静矩安全系数：所以AA截面强度合格。5.3立柱强度计算5.3.1预算缸筒内径和缸壁厚度采用乳化液泵的压力为14.7MPa。选初撑力于工作阻力的比值K为0.5。由前面知道每根立柱的工作阻力为981KN。所以缸筒内径用下式计算，即：选用缸内径为为200mm，材料为27SiMn无缝钢管，83385N/cm。安全系数选取1.5，许用应力83385N/cm/1.555917N/cm。缸壁厚度用下式计算，即：0.5cm式中-缸内压力,。考虑到在缸口要安设导向套（车螺纹），选取壁厚为22.5mm。5.3.2计算重叠长度最小导向长度用下式计算，即：式中L液压行程，根据立柱长度需要，液压行程定为1000mm。考虑活塞厚度和导向套厚度，取重叠长度为228mm。为了使立柱结构简单一些，立柱采用单伸缩加加长杆的结构。在计算中加长杆作为伸缩活柱，因此，按双伸缩立6悬移式液压支架的使用维护及常见故障排除方法6.1支架的运输和工作面安装6.1.1支架在地面和井下的运输(1)地面运输本支架采用铁路运输方式。其运输状态是：支架降至最低高度；各件受到极限状态。(2)井下运输支架下井前，应由矿井主管工程师按当地煤矿的安全要求及井下运输条件制定下井方案和计划进程，并提出安全措施，同时注意如下事项：A.支架如需部分解体，请将液压系统中拆下的胶管口和阀口堵好，并捆扎固定好软管头以防磕碰。B.井下运输时，须使用平车。平车尺寸要适合井下运输条件，平车承载能力应与支架或部件质量相适应；要求前后装匀、左右装正、使重心位置尽可能在平车的中心部位。C.巷道的断面尺寸及转弯尺寸应能保证装有支架或部件的平车顺利通过。6.1.2支架在工作面的安装支架进入工作面后，须注意如下事宜：调定泵站压力，调好后接通液压管路。接通时，建议将乳化液放掉少许冲洗一下液压系统，以免将脏物带入液压系统中。接通后，液压管路内不得有残留气体。工作面全部设备安装完毕后，进行调试和空运转，试生产经检验合格后方可正式投入生产。6.2支架的操作和维护6.2.1对支架操作维护的要求A.组建好综采队伍：按煤炭部要求，组建综采队伍，要先配好综采管理干部、技术人员，调集有一定文化水平、业务技术和思想作风好的操作维护工人，组成综采队。B.培训好综采队：对综采管理干部、技术人员和操作维护人员，必须进行技术培训，要求了解综采设备建构、性能，熟悉和掌握操作维护技术，经考核合理，才能操作、维护设备。C.建立健全规章制度：包括综采管理制度、作业规程、操作和维护制度、事故分析检查制度，确保管好、用好综采设备。D.矿井建立地面维修车间：井下更换上井的液压元件（立柱、千斤顶、阀、胶管接头等）,要及时进行清洗、维修，并作防锈蚀处理；对阀类（尤其安全阀）要进行调试，保证良好的性能。E.建立零部件专库：零部件（包括备配件）要分类存放，登记账册，帐卡物相符，严格领用手续。备配件要有足够储备。液压元件要做好防污染和防锈蚀处理。6.2.2支架的操作注意事项A.为了操作方便和便于记忆，操作阀组中每片阀都带有动作标记，要严格按标记操作，不得误操作。操作工必须了解支架各元件的性能和作用、熟练准确地按操作规程进行各种操作。归纳起来，本支架操作要做到：快、正、匀、严、净，“快”快速操作；“正”操作正确无误；“匀”平稳操作；“严”接顶挡矸严实；“净”架前架内浮煤碎矸，及时清除。B.及时清除支架的浮煤碎矸，以免影响支架动作；定期清除架内和柱窝内的煤粉、碎矸；定期冲洗支架内堆积的粉尘。C.爱护设备，不准用金属件、工具等物碰撞液压元件，尤其要注意防止碰砸伤立柱、阀的镀层和挤坏胶管接头。D.操作过程中若出现故障，要及时排除，操纵工也应带一定数量密封件和易损件，一般故障操纵工应能排除；若个人不能排除的要报告，汇同维修工及时查找原因，采取措施迅速排除故障或更换零部件。6.2.3支架的维护和管理A.基本要求：掌握液压支架有关知识，了解各部件结构、规格、材质、性能和作用，熟练的进行维护和检修，遵守维护规程，及时排除故障，保持设备完好，保证正常安全生产。B.维护内容：包括日常维护保养和拆检维修，维护的重点是液压系统。日常维护保养做到：一经常、二齐全、三无漏堵。“一经常”维护保养坚持经常；“二齐全”连接件齐全、液压元件齐全；“三无漏堵”阀类无漏堵、立柱千斤顶无漏堵、管路无漏堵。液压件维修的原则是：井下更换、井上拆检。C.维修前做到：一清楚、二准备。“一清楚”维护项目和重点要清楚；“二准备”准备好工具，尤其是专用工具，准备好备用配件。维护时做到：了解核实无误、分析准确、处理果断、不留后患。“了解核实”了解故障的前因后果并加以核实无误；“分析准确”分析故障部件及原因要准确；“处理果断”判明故障后要果断处理，该更换的即更换，需拆检的即上井检修；“不留后患”树立高度责任感和事业心，排除故障不马虎、不留后患，设备不“带病运转”。D.坚持维修制度：做到五检：班随检、日小检、周（旬）中检、月大检、季（年）总检。“班随检”生产班维修工跟维护检修可能发生故障部位和零部件，基本保证三个生产班不出大的故障；“周（旬）中检”在班检、日检的基础上进行周（旬）末的全面维修检修、对磨损、变形较大和漏堵零部件进行“强迫”更换，一般在6小时内完成，必要时可增加12小时；“月大检”在周（旬）检基础上每月进行一次全面检修，统计出设备完好率，打出故障规律，采取预防措施，一般在12小时内完成，必要时可延长至一天，列入矿检计划执行；“季（年）总检”在每月的基础上每季（年）进行总检，一般在一天内完成，也可与当日大检结合进行，统计出季（年）设备完好率，验证故障规律，总结经验教训。E.维护工要做到：一不准、二安全、三配合、四坚持。“一不准”井下不准随意调整安全阀压力；“二安全”维护中要保证人和设备安全；“三配合”生产班配合操作工维护保养好支架、检修班配合生产班保证生产班无大故障、检修时要与其它工种互相配合共同完成检修班任务；“四坚持”坚持正规循环和检修制度、坚持事故分析制度、坚持检修日志和填写有关表格、坚持技术学习提供业务水平。6.2.4注意事项及警示A.液压系统维修前，必须将乳化液泵站及支架上的进液截止阀关闭，并确保换向阀组、液控单向阀内无压力。B.在支架工作期间，严禁将身体的任何部位置于两支架空隙之间、底座柱窝内。C.在更换液压元件时，应更换安全标志证书在有效期内的同等规格、型号的液压元件。D.结构件工作温度：-50+50；立柱、阀类以及液压管路元件的工作温度：1050。E.支架各元、部件须在其工作温度范围内工作、运输、存储，否则应采取相应的防护措施。F.立柱的活柱上的镀络层划（碰）伤严重，应予以更换。G.立柱的镀层工作环境：a）工作温度：1050C；b）空气湿度不大于95%以上；c）空气中水质应符合配制液压支架用乳化液的水质的条件；d）不得有人为损坏镀层的现象，包括磕碰伤、放炮崩伤等。H.液压支架用液压元件使用条件：立柱、阀类等液压元件，经修复后，必须作密封性能试验；安全阀使用条件：a）新的安全阀或修复再用的安全阀，在支架上组装前，必须作密封性能试验，并按要求调定压力值的准确调定；b）下井一季度或未下井放置半年，必须对支架上安全阀作密封性能和要求调定压力值的调定。I.过滤器（包括乳化液箱）必须每月清洗一次。结论通过这次毕业设计，我对液压支架有了深刻的了解，这次设计的是悬移式液压支架，该类型液压支架属于悬移式支架，结构简单、重量轻、造价低、节省空间，适用于各种中小煤矿。其主要有以下几个特点：顶梁设计与普通整体顶梁不同，采用分体顶梁结构，使顶梁在支撑过程中能与顶板更充分的接触；大大减轻了支架的整体重量；挡矸板在在悬移式液压支架中起到了保护作用。这次毕业设计让我受益匪浅，在毕业设计过程中我学到了许多知识。首先，学寻找有关的资料并研究设计方案，进行设计的总体规划，整理毕业设计的思路，但是要将这些具体的方案落实到每一个设计环节和步骤中，就没难免会出现一些错误，这就需要在设计的过程中利用所学的知识认真的排查错误的原因，多方面思考问题，不断地改正自己的设计不足之处和错误。其次，我们在学校里学习的都是书本上的理论知识，而毕业设计是理论联系实践的，是运用所学的知识对设计零件进行优化设计，最后进行合理的装备，得到最终所需要的产品。最后，我体会到了团队合作精神在一个大型的设计中是非常重要的，一个好的团队造就了巨大的成功脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度是我在本次毕业设计中的最大收益。这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次升华，对我未来的学习和工作有很大的帮助。当我完成了所有的打字，绘图，校对的任务后，虽然很累，但是想到自己花了半个学期的努力完成的毕业设计时心里面是甜的，我觉得这一切都很值得。毕业设计是我大学三年的一个总结，也是我的再次学习，再提高的过程。毕业在即，我不会忘记这令人难忘的几个月时间。致谢时光飞逝，光阴荏苒，两个多月的时间已经过去。毕业设计基本完成，我感觉到一种前所未有的成就感和喜悦感，因为这次的设计不仅仅是我毕业的设计任务，更是我知识和汗水的结晶。我欣慰自己能够将我所学知识与实践相结合；更欣慰自己有勇气和胆量去尝试，去追求，去创新。在此次悬移式液压支架设计过程中，向道辉老师给予了我亲切的关怀和大力帮助，使我无论是在学习方法方面，还是在研究分析问题能力的方面都有了很大的提高。特此向指导老师表示衷心的感谢。此外，对在我设计过程中，给予帮助的老师和同学表示感谢！最后，感谢各位评阅老师在百忙之中评阅本文。由于时间仓促，本人水平有限，难免有错误和不足之处，敬请各位评阅老师指正，以便继续改进。参考书目1丁绍南编著.液压支架设计.北京：世界图书出版社.19952成大先主编.机械设计手册（第三版）.北京：化学工业出版社.19993贾悦谦主编.综采技术手册（上、下）.北京：煤炭工业出版社.20004唐大放主编.机械设计工程学（12）.徐州：中国矿业大学出版社.20015刘鸿文主编.材料力学（1、2）.北京：高等教育出版社.19796赵宏珠主编.综采面矿压与液压支架设计.徐州：中国矿业学院出版社19877张家鉴主编.液压支架.北京：煤炭工业出版社，19858戴绍诚主编.高产高效综采机械化采煤技术与装备.北京：煤炭工业出版社19979煤炭部煤炭科学研究院编.综采设备配套图册.198310中国物产集团公司支护装备部编.煤矿支护使用手册.北京：煤炭工业出版社2004电子版图书资料：1王国发主编.液压支架技术.北京：煤碳工业出社.19992寇子明主编.液压支架动态特性分析与检测.北京：冶金工业出版社.1996年9月附录：外文资料与其中文翻译中文译文液压支架的最优化设计摘要本文介绍了从两组不同参数的采矿工程所使用的液压支架（如图1）中选优的流程。这种流程建立在一定的数学模型之上。第一步，寻找四连杆机构的最理想的结构参数以便确保支架的理想的运动轨迹有最小的横向位移。第二步，计算出四连杆有最理想的参数时的最大误差，以便得出最理想的、最满意的液压支架。图1液压支架关键词：四连杆机构；优化设计；精确设计；模糊设计；误差1.前言：设计者的目的时寻找机械系统的最优设计。导致的结果是一个系统所选择的参数是最优的。一个数学函数伴随着一个合适的系统的数学模型的出现而出现。当然这数学函数建立在这种类型的系统上。有了这种数学函数模型，加上一台好的计算机的支持，一定能找出系统最优的参数。Harl描述的液压支架是斯洛文尼亚的Velenje矿场的采煤设备的一个组成部分，它用来支护采煤工作面的巷道。它由两组四连杆机构组成，如图2所示.四连杆机构AEDB控制绞结点C的运动轨迹，四连杆机构FEDG通过液压泵来驱动液压支架。图2中，支架的运动，确切的说，支架上绞结点C点竖向的双纽线的运动轨迹要求横向位移最小。如果不是这种情况，液压支架将不能很好的工作，因为支架工作在运动的地层上。实验室测试了一液压支架的原型。支架表现出大的双纽线位移，这种双纽线位移的方式回见少支架的承受能力。因此，重新设计很有必要。如果允许的话，这会减少支架的承受能力。因此，重新设计很有必要。如果允许的话，这种设计还可以在最少的成本上下文章。它能决定去怎样寻找最主要的图2两四连杆机构四连杆机构数学模型AEDB的最有问题的参数。否则的话这将有必要在最小的机构AEDB改变这种设计方案。上面所罗列出的所有问题的解决方案将告诉我们关于最理想的液压支架的答案。真正的答案将是不同的，因为系统有各种不同的参数的误差，那就是为什么在数学模型的帮助下，参数允许的最大的误差将被计算出来。2.液压支架的确定性模型首先，有必要进一步研究适当的液压支架的机械模型。它有可能建立在下面所列假设之上：（1）连接体是刚性的，（2）单个独立的连接体的运动是相对缓慢的.液压支架是只有一个方向自由度的机械装置。它的运动学规律可以通过同步的两个四连杆机构FEDG和AEDB的运动来模拟。最主要的四连杆机构对液压支架的运动规律有决定性的影响。机构2只是被用来通过液压泵来驱动液压支架。绞结点C的运动轨迹L可以很好地来描述液压支架的运动规律。因此，设计任务就是通过使点C的轨迹尽可能地接近轨迹K来找到机构1的最理想的连接长度值。四连杆机构1的综合可以通过Rao和Dukkipati给出运动的运动学方程式的帮助来完成。图3点C轨迹L图3描述了一般的情况。点C的轨迹L的方程式将在同一框架下被打印出来。点C的相对应的坐标x和y随着四连杆机构的独有的参数一起被打印出来。点B和D的坐标分别是xB=x-cos(1)yB=y-sin(2)xD=x-cos()(3)yD=y-sin()(4)参数也彼此相关xB2+yB2=(5)(xD-1)2+yD2=(6)把(1)(4)代入（5）（6）即可获得支架的最终方程式(x-cos)2+(y-sin)2-=0(7)x-cos()-2+y-sin()2-=0(8)此方程式描述了计算参数的理想值的最基本的数学模型。2.1数学模型Haug和Arora提议，系统的数学模型可以用下面形式的公式表示minf(u,v),(9)约束于gi(u,v)0,i=1,2,l,(10)和响应函数hi(u,v)=0,j=1,2,m.(11)向量u=u1,u2,unT响应设计时的变量,v=v1,v2,vmT是可变响应向量，(9)式中的f是目标函数。为了使设计的主导四连杆机构AEDB达到最佳，设计时的变量可被定义为u=T,(12)可变响应向量可被定义为v=xyT.(13)相应复数3，5，6的尺寸是确定的。目标函数被定义为理想轨迹K和实际轨迹L之间的一些“有差异的尺寸”f(u,v)=maxg0(y)-f0(y)2,(14)式中x=g0(y)是曲线K的函数，x=f0(y)是曲线L的函数。我们将为系统挑选一定局限性。这种系统必须满足众所周知的最一般的情况。(15)(16)不等式表达了四连杆机构这样的特性：复数只可能只振荡的。这种情况：(17)给出了设计变量的上下约束条件。用基于梯度的最优化式方法不能直接的解决(9)(11)的问题。minun+1(18)从属于gi(u,v)0,i=1,2,l,(19)f(u,v)-un+10,(20)并响应函数hj(u,v)=0,j=1,2,m,(21)式中：u=u1unun+1Tv=v1vnvn+1T因此，主导四连杆机构AEDB的一个非线性设计问题可以被描述为：min7,(22)从属于约束(23)(24),(25)(26)并响应函数：(27)(28)有了上面的公式，使得点C的横向位移和轨迹K之间的有最微小的差别变得可能。结果是参数有最理想的值。3.液压支架的随机模型数学模型可以用来计算比如参数确保轨迹L和K之间的距离保持最小。然而端点C的计算轨迹L可能有些偏离，因为在运动中存在一些干扰因数。看这些偏离到底合时与否关键在于这个偏差是否在参数容许的公差范围内。响应函数（27）（28）允许我们考虑响应变量v的矢量，这个矢量依赖设计变量v的矢量。这就意味着vh(v)，函数h是数学模型（22）（28）的基础，因为它描述出了响应变量v的矢量和设
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