基于MATLAB的液压支架四连杆机构的设计计算

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基于MATLAB的液压支架四连杆机构的设计计算基于MATLAB的液压支架四连杆机构的设计计算
王春华潘宇鹏
(辽宁工程技术大学机械工程学院，阜新123000)
摘要：液压支架四连杆机构的几何特征直接影响支架的工作性能和承受的附加力.是掩护式支架和支撵掩护式支架的最重要部
件之-。在对四连杆机构进行简化、建模的基础上，采用MATLAB软件分析四连杆机构的几何尺寸对支架受力的影响▲而优化
各几何尺寸，使支架受力合理、工作可靠。对液压支架的研制和改进提供了参考。
关键词：四连杆；附加力；几何尺寸
中图分类号：TD355.4l 文献标识码：A
The Design and Computation of Four-bar Linkage of the Hydraulic Support Based on MaUab
WANG Chunhua PAN Yupeng
(College of Mechanical Engineering，Liaoning Technical University，Fuxin 123000)
Abstract：Fbur-bⅡlinkages geometry characteristics 0f hydraulic support direedy influence the supports operating performance and addition-
al force，and is one of the mos!important components for cover Hydraulic support and cover-support Based on modeling and simpl毋ing the
four·bar linkage，u∞MATLAB software to Maly∞the force impacting on the Hydraulic support，which is influnced by the geometry size of the
four-bar linkage.Then optimizes various geometries size，.Make the support s旺啪tO be reasonable，and operation to be reliable.It pmvid∞ref-
erence for hydraulic supports development and the impmvement.
Key words：four-bar linkage；additional force；geometry size
1 引言
液压支架在承载过程中，除了受到工作阻力外，还会受
到由立柱倾角和摩擦引起的附加力。附加力越大，对支架
受力越不利。因此，在液压支架设计过程中对此附加力要有
足够的认识。掩护式支架和支撑掩护式支架有四连杆机构，
采用MATLAB软件分析四连杆机构的几何尺寸对附加力的
影响，同时做可视化处理，结构简单明了。
2液压支架四连杆机构的受力分析
四连杆机构又称双扭线机构，是液压支架的掩护梁与底
座之间用前、后连杆连接形成的四连杆机构。支架升降时，
顶梁前端町沿双扭线移动，使端面距变化较校四连杆机构
是液压支架的主要稳定机构，其主要作用是保证支架的纵向
和横向稳定性，承受和传递外载，保持支架整体的刚度口1。
因此，对液压支架的研究常常离不开对四连杆机构的研究和
认识。
液压支架受载情况很复杂，顶梁和底座上的载荷既非集
中载荷，又非均布载荷，分布规律因支架与顶底板的接触情
况而异。为简化计算，把支架简化成-个平面杆系结构。同
时为偏于安全，按集中载荷进行计算。现以支撑掩护式支架
为例，取顶梁为分离体进行受力分析，如图l所示。
图1顶梁分离体受力分析
隐.1 Stress analysis of the mp beam sepBrator
取 ∑以o
疋FIWPbsin出z-只sinaI
取 ∑，Fy0
BFl-只COSal-P6eOSOt2
式中P4、吃--支架前、后立柱的工作阻力；
al，a2--支架前、后立柱倾角；
，f--支架支护阻力；
Ⅳ--顶板和顶梁之间的摩擦系数；
疋--顶梁和掩护梁铰点水平分力；
玛--顶梁和掩护梁铰点垂直分力。
(1)
(2)
(3)
(4)
取掩护梁为分离体，如图2所示。
取 ∑%0 (5)
争：喜：tan0 (6) 只 n -。 ”7
0--顶梁与掩护梁铰点和瞬时中心0之间的连线与水平
线夹角。
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孓叶
圈2掩护梁分离体受力分析
Fig.2 Stress analysis of the covL。r beam separatox
把(2)、(4)带入(6)得：
FIPdCOSOtlPbeOSO[2(Pbsina2-只sinal)tan0 4-
F1Wtan0 (7)
由(7)变成通用式：