三自由度雙并聯(lián)液壓支架的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、液壓支架是煤礦綜采機(jī)械化設(shè)備的重要部分之一，是采煤工作面重要的支護(hù)設(shè)備，必須保證采煤工作面下工作人員和各項(xiàng)作業(yè)的安全進(jìn)行。我國(guó)煤炭資源豐富，但煤層條件復(fù)雜多變，傾角變化大，導(dǎo)致支護(hù)采煤工作面頂板的液壓支架會(huì)受到因圍巖運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空間各方向作用載荷，而現(xiàn)有液壓支架的主體支撐立柱為平面前后對(duì)稱布置，其不具備抵抗側(cè)方向分力的能力，掩護(hù)梁下的四連桿機(jī)構(gòu)為平面超靜定機(jī)構(gòu)，具有較大自內(nèi)力，也不具備抵抗側(cè)方向分力的能力。
　　論文針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)

2、計(jì)了一種以3-RPC并聯(lián)機(jī)構(gòu)為主體支撐機(jī)構(gòu)的三自由度雙并聯(lián)液壓支架，基于機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論、D-H矩陣、“TZ”理論、ADAMS軟件和ANSYS Workbench軟件，對(duì)主體支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)、工作空間分析，以及在液壓支架的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和關(guān)鍵零部件優(yōu)化等方面進(jìn)行了研究。具體研究工作如下:
　　基于國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)頂?shù)装暹\(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，將圍巖與液壓支架設(shè)為關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，分析液壓支架的受力情況，并表示出工作阻力與圍巖壓力、掩護(hù)梁壓力以及連桿作

3、用力等之間的關(guān)系，為三自由度雙并聯(lián)液壓支架的研究給出了理論依據(jù)。
　　基于機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論、D-H矩陣分別對(duì)3-RPC并聯(lián)支撐機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)、工作空間分析，得出其動(dòng)平臺(tái)具有X、Y和Z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)特征，并通過(guò)“TRIZ”理論對(duì)傳統(tǒng)液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終得出三自由雙并聯(lián)液壓支架的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行受力分析，證明其在受力方面具有側(cè)向抗壓性。
　　通過(guò)ADAMS建立新型液壓支架的虛擬樣機(jī)，設(shè)置其工作參數(shù)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真，分

4、析得出并聯(lián)液壓支架具有空間三個(gè)方向讓壓運(yùn)動(dòng)能力，并且在液壓支架五種通用工況下，具有良好的大傾角和頂板不平整適應(yīng)性。
　　基于ANSYS Workbench對(duì)新型液壓支架的主體結(jié)構(gòu)件進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出整體變形和應(yīng)力分布情況;利用“Design Exploration”模塊對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)了耳座的結(jié)構(gòu)尺寸，大大降低了其最大應(yīng)力值，同時(shí)也減小了質(zhì)量和空間占用體積，改進(jìn)后新型并聯(lián)液壓支架滿足使用要求，性能更好，為日