改进的液压支架四连杆机构的优化设计

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改进的液压支架四连杆机构的优化设计改进的液压支架四连杆机构的优化设计 郑晓雯，王丹。王耀辉
(中围矿业大学机电与信息工程学院，北京100083)
摘 要：根据液压支架运动学及力学分析.在满足强度要求的条件下，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优化设计。以Visual Basic6.0为平台开发了-套优化软
件，实现了液压支架四连杆机构的参数优化设计，并以实例进行了验证，为液压支架的研制和改进
提供了参考。
关键词：液压支架；四连杆机构；优化设计：Visual Basic6.0
中图分类号：TD355文献标志码：A文章编号：1003-0794(2009)10-0001-03
Improved Optimization Design of Four·--linkage Mechanism in
Hydraulic Support
ZHENGXiao-wen，WANG Dan，WANG Yao-hui
(Mechanical Electronic and Information College，China Mining&Technology University，Beijing 100083，China)
Abstract：Based on the kinematical and mechanical analysis，the parameter optimization of the linkage
mechanism in hydraulic support was achieved for multiple objective functions under the condition of
satislying strength requirements.The relevant optimization software was developed using Visual Basic
6.0.The parameter optimization design of four-bar linkage was realized.and an example was applied
by the software.The results provide some references for the development and improvement of hydraulic
supports.
Key words：hydraulic support；four-linkage mechanism；optimization design；Visual Basic6.0
0前言
液压支架是综采工作面的关键设备之-。其性
能和可靠性对综采成败影响重大，而液压支架四连
杆机构的设计是液压支架整体设计的重要环节。四
连杆机构能使支架顶梁前端点的运动轨迹呈近似直
线。使支架在整个伸缩范围内顶梁前端点运动轨迹
的最大宽度旧能小；同时。提高了管理顶板的性
能。使支架能承受较大的水平力。本文对液压支架四
连杆机构进行优化设计，具有实际的丁程研究意义。
1运动学与力学分析
液压支架连杆机构运动学分析方法通常有：①
支架后连杆水平倾角为自变量的常规分析法；②以
支架工作高度为自变量的优化分析法。本文采取以
支架工作高度为自变量的优化分析法对液压支架连
杆机构进行运动学分析。图1为液压支架连杆机构
的运动简图。
由图1可得四连杆机构的运动方程为
HL7LsLlsin aL2sin3
x F-LlCOS otL：cos/3
YpL.rt-Llsin a扎2sin B
卢舷l斗移l斗岛-理
脚cos(簪)
肛订十[唧删an(譬)]arccos(鼋善))
阳s(笔)
由图可知。顶梁运动轨迹与P点运动轨迹-
致。求得P点运动轨迹即求出顶梁运动轨迹。本文
通过0.618优化方法来实现高度Ⅳ和后连杆的水平
倾角a的联系。只要已知任意高度H，则其他各铰
点的位置都可计算出来。
图1 液压支架连杆机构运动学分析简图
厶.后连杆长度：.掩护梁长度如前后连杆I：铰点的距离，即连杆
j百长度前连杆长度如前连杆F铰接点D至底座距离k前、
后连杆下铰点在底座上的水平距离如后连杆下铰接点C至底座距
离。顶梁≮掩护梁铰点P至顶梁的距离k P点至前连杆上铰点
B的距离H.支架任意高度口、p、后连杆、掩护粱、前连杆的水平
倾角Ⅸ。y0.P点的坐标 (石o。，yD。).瞬心Ol点的坐标
液压支架的力学特性，直接影响支架的设计、选
型和使用。确定支架主要结构件的受力大小，为液压
1-