【《某综采工作面液压支架的四连杆机构设计案例》2500字】

某综采工作面液压支架的四连杆机构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u10752某综采工作面液压支架的四连杆机构设计案例 163101.1四连杆机构的作用 117451.2四连杆机构中各铰点位置的设计 1249341.3四连杆机构的设计 4169051.4四连杆机构附加力的影响 91.1四连杆机构的作用支架的受力和工作能力在很大程度上，都取决于四连杆机构。所以优选设计一个好的四连杆机构有很大的意义。为了能让支架有优异的水平承载能力，四连杆机构可以在支架高度发生改变时起到支撑的作用。它最大的优势是可以缩小的顶梁和煤壁之间的距离，可以节省一定的空间来提供一些工人操作。知道了它的作用后才能正确地设计出四连杆机构。1.2四连杆机构中各铰点位置的设计设计四连杆机构时，按照所给定的液压支架最大最小高度，首先要确定四连杆机构的准确位置。如图所示1.1所示。图1.1掩护梁在顶梁和底座铰点位置要想设计一个符合要求的四连杆机构，就必须真正地了解它的工作原理，熟悉它的工作过程，知道这一机构在整体中所起的作用。现在我们按照四连杆机构的一些基本特征，以及一些几何方面的知识来进行设计。初步确定：在顶梁的下方200mm处，设置为掩护梁的上铰点。在地面上300mm的位置处，设计为后连杆下面的铰点。图1.2四连杆机构的最高和最低位置示意图紧接着，画出四连杆机构的两种极限工作状态。从图中可以看出需要注意的就是：掩护梁和后连杆的位置发生的改变最大，因此我们要重点研究以下四个角。P1是在支架处于最高状态下，掩护梁和顶梁所在平面的夹角；P2是在支架处于最低状态下，掩护梁与顶梁所在平面的夹角；Q1是在支架处于最高状态下，后连杆和底平面的夹角；Q2是在支架处于最低状态下，后连杆和底平面的夹角。按照《液压支架的选型和设计》，P1和Q1的角度都有一定的要求。就是说在假设支架处于最高位置，对于掩护式液压支架来说，P1和Q1应满足P1=52°～62°,Q1=75°～85°。现在假设P1=58°，Q1=78°，在此之前我们已经计算出了，支架的理论最大和最小高度，综合以上条件，就可以为接下来具体画出四连杆机构的CAD图打下基础。需特别注意，在支架处于最低状态时，掩护梁上有可能会有落下来的矸石，这些矸石会给掩护梁增加额外的负重，严重影响了支架的正常工作。所以掩护梁和水平面的角度不能太小，而且摩擦系数也要小。这样才能大大减小矸石“粘”在梁上的概率，更好地确保工人的安全。由于顶板在受到压力时，通过力的传递，支架会有向前移动的趋势。应该取顶梁的双纽线的前段作为支架的受力点，这种设计同时也能防止底座向后移。使整个支架受力更为均衡，就像“镶嵌”在顶板和底板之间。1.3四连杆机构的设计1.1.1掩护梁和后连杆长度的确定前面已经假设出了，四连杆的一些基本条件。图1.3掩护梁和后连杆的长度注：L——掩护梁长度L1——后连杆长度H1——支架最高状态下顶梁到地面的距离H2——支架最地状态下顶梁到地面的距离按照掩护式支架设计原则，L/L1的值通常为：0.45～0.61，取0.55由图上L和L1的位置以及数学关系的角度出发：（3-1）（3-2）支架最高状态时距地面的距离：(3-3)=6349.07mm(3-4)计算后连杆长度为：L1=3491.99mm取整之后L=6350mm，L1=3490mm根据前、后连杆铰点与掩护梁长度的比I1=0.22～0.3此处取I1=0.26，即为1650mm1.1.2作图方法图1.4用几何法作液压支架四连杆机构作图顺序：首先在一平面上确定一条直线，把它看作底面。在这底面上方300mm处再确定一条直线，命名为N-N。在直线N-N上找一合适的点，命名为O，O点设为后连杆与底座的铰点。在直线N-N的上方8800mm处，画一条与N-N平行的直线，设为M-M。以O点为基点，后连杆为半径，画一个圆。后连杆的长度前面已经给出。之后在圆上找一点P，P点是后连杆和掩护梁在液压支架位于最高状态时的铰点。这个铰点的运动路线就是此圆。连接OP，确保直线OP与N-N的夹角为78°。以P点为圆心，再以掩护梁为半径画圆。掩护梁的长度前面已经给出。该圆与直线M-M交于两点，选择合适的一个点作为掩护梁与顶梁的铰点，把该点命名为e点。再以P点作为基点，在直线pe上作一点q，使pq=1650mm。根据前面算出的，前连杆的上铰点和后连杆的上铰点之间的距离。q点即为前连杆的上铰点。把e点向下平移，一直到e´´点，此时直线ee´´的长度为4800mm，同时e´´点与底座之间的距离为4000mm。容易看出，e´´点是液压支架处于最低状态时，掩护梁与顶梁的铰点。把e点作为圆心，以掩护梁的长度（前面已经给出）为半径画一个圆。该圆与O点为圆心，OP为半径的圆相交于两点，其中一点p已经作过说明，此处不再叙述。再以e´´点为圆心，掩护梁的长度为半径画一个圆。这个圆和O点为圆心，OP为半径的圆有两个交点，选择其中合适的点，作为液压支架在最低状态时掩护梁和后连杆的铰点。命名为p´´。在直线ee´´上任意找一位于两端点之间的点，命名为e´。e´点是液压支架位于中间状态时，顶梁和掩护梁的铰点。再以该点作圆心，掩护梁的长度为半径画一个圆，该圆和O点为圆心，OP为半径的圆有两个交点，选其一点为液压支架在中间状态时，掩护梁和后连杆的铰点。把该点命名为p´。在直线e´p´上找一点q´，能够使q´p´=qp。同理也在直线e´´p´´上找一点，让q´´p´´=qp。接下来就是确定前连杆的下铰点的位置。用三点作圆法，把qq´q´´作为圆上的三个基点，画一个圆。该圆的圆心就是前连杆的下铰点，把该点命名为r点。这样一来前连杆的长度也就确定了。过r点向下作一垂线，垂直于直线N-N于s点。不难看出r点到s点的距离，就是前连杆下铰点到底座的距离。最后，os的长度也确定了出来。os是后连杆和前连杆下铰点两点，在水平方向的直线距离。为了得到具体的数据，将上面的几何作法图用CAD画出来。图1.5CAD作图按照CAD作图法，可以得到如下数据：前连杆长度为4476mm；后连杆长度为3490mm；底座和前连杆的下铰点的垂直距离是1138mm；最高状态时的支架，掩护梁与底座夹角为78°；最高状态时的支架，掩护梁和顶梁夹角为58°；最低状态时的支架，掩护梁与底座角度为24°；最低状态时的支架，掩护梁和顶梁夹角为24°；后连杆和前连杆的下铰点，在水平方向上的直线距离是2704mm。1.1.3四连杆的几何特征当四连杆机构处于工作状态时，所进行的这些动作过程构成了几何特征。图1.6几何特征1.4四连杆机构