正四连杆与反四连杆放顶煤液压支架适应性探讨
矿用液压支架四连杆机构运动过程的分析
317现有的先进计算机科学技术已普遍应用于煤矿设备的设计、制造、监测中，例如可视化编程技术、数据库技术在液压支架连杆结构参数的设计上已得到了较好的运用。
由于井下作业工况复杂多变，液压支架作为采煤作业时的主要受载设备，其结构参数是否合理决定着采煤作业的效率和安全，因此文章基于 C++ 可视化编程语言，对液压支架的四连杆机构参数进行了运动学仿真和设计，获取连杆机构的运动规律，并得到了参数设计结果。
该方法具有的优点是：程序编写和测试完成后，再进行同类型的连杆设计时，只需修改相应的约束参数即可获得设计结果，计算成本小且计算速度快，也对其他煤矿设备的结构参数设计具备一定的借鉴意义。
1 液压支架四连杆机构的运动学简析目前通常采用两个参数为前提来进行运动学分析：以液压支架的工作高度为基础、以后连杆与水平方向夹角大小的改变量为基础。
根据现有研究的结果表明，液压支架的工作高度对整个结构系统影响尤为重大，一般来说液压支架的工作高度发生改变后，四连杆机构的运动学参数会产生较大幅度的变化，同时各连杆的受力状态也会发生大幅改变。
因此，要对液压支架进行运动学分析。
2 四连杆机构运动仿真模型的建立图 1 所示为四连杆机构的运动仿真几何模型。
图1 四连杆机构运动仿真几何模型图1中：a 为后连杆长；b 为前连杆、后连杆分别与掩护梁 E’ 点的距离差；c 为前连杆长；d 为两连杆间在竖直方向上的距离；e 为两连杆间在水平方向上的距离；e1 为后连杆、掩护梁在水平方向上的距离；f 为前连杆与顶梁的距离；t 为掩护梁长。
运动仿真模型的建立主要分为三部分，分别是：设计变量的确定；目标函数的建立；约束条件的设定。
1）设计变量的确定。
如图 1所示，四连杆机构的运动仿真包含 8 个结构几何参量：a、b、c、d、e、f、g、e1，其中 t 为 b 与 f 之和，将其作为次计算的优化变量，则有 X=[a b c d e f]=[X1 X2 X3 X4 X5 X6]。
液压支架四连杆机构设计及运动学分析
01 引言
03 参考内容
目录
02 机构设计
引言
液压支架是煤矿井下综采工作面的重要设备之一，用于支撑顶板和护帮，以 保证作业安全。四连杆机构是液压支架的重要组成部分，对支架的支撑力和稳定 性有着重要影响。本次演示将介绍液压支架四连杆机构的设计及运动学分析，旨 在为优化支架性能提供理论支持。
在仿生机器人的研究领域中，四足仿生马机器人是一种非常经典的案例。四 足动物，尤其是马，具有非常优异的运动性能和适应能力，因此模仿其运动特征 的机器人具有广泛的应用前景。本次演示将介绍一种凸轮连杆组合机构驱动的四 足仿生马机器人的构型设计与运动学建模分析。
该仿生马机器人主要由凸轮连杆组合机构、驱动装置和四肢关节等组成。其 中，凸轮连杆组合机构是机器人的核心组成部分，其作用是模拟马腿部的运动特 征，包括马腿的伸展和收缩。驱动装置则是控制凸轮连杆组合机构运动的关键部 件，其作用是提供动力，使机器人可以自主运动。四肢关节则是连接凸轮连杆组 合机构和驱动装置的枢纽，其作用是传递运动和动力。
1、降低摩擦损失：减少活塞、连杆和曲轴之间的摩擦是提高内燃机效率的 重要途径。我们可以采用低摩擦材料和润滑技术来降低摩擦损失。
2、优化结构布局：通过改变活塞、连杆和曲轴的结构布局，可以改善力的 传递路径，提高机构的稳定性和效率。例如，可以改变活塞形状、连杆长度和曲 轴半径等参数来优化结构布局。
3、精确控制燃烧过程：燃烧过程是内燃机工作的核心过程之一。通过精确 控制燃烧过程，可以优化燃烧效率，减少废气排放。例如，可以通过精确控制燃 油喷射、点火时间和进气流量等参数来优化燃烧过程。
4、优化冷却系统：内燃机的冷却系统对于保证其正常运行和延长使用寿命 具有重要意义。通过优化冷却系统的设计，可以降低内燃机的温度，减少热损失， 提高效率。例如，可以通过优化散热器、冷却风扇和循环管道等部件的设计来优 化冷却系统。
液压支架四连杆机构运动学分析
液压支架四连杆机构运动学分析周保卫【摘要】根据液压支架四连杆机构的几何关系和尺寸参数,建立了以前连杆水平倾角为自变量的液压支架四连杆机构运动分析通用数学模型.利用牛顿-辛普森算法确定各连杆的角度.通过编制MATLAB程序求解得到掩护梁与顶梁铰接点运动轨迹,以及各连杆运动参数随前连杆角度的变化规律,为液压支架的优化设计奠定了基础.【期刊名称】《煤矿机电》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】4页(P78-80,83)【关键词】液压支架;四连杆机构;运动学【作者】周保卫【作者单位】阳泉煤业集团有限责任公司,山西阳泉045000【正文语种】中文【中图分类】TD355.410 引言液压支架是综合机械化采煤的重要设备，它可有效支撑和控制采煤工作面的顶板，并可隔离采空区，以防止矸石进入工作区域和输送机内，其性能和可靠性对综采成败影响重大。
液压支架四连杆机构是液压支架整体设计的重要环节，如图1中的虚线框所示，它主要由前连杆、后连杆、底座和掩护梁构成，其主要作用是保证支架在支撑顶板恒阻状态时纵向和横向的稳定性，作为主要承受和传递外载荷的部件，也保证了液压支架整体的刚度要求[1]。
因此，对液压支架四连杆机构的分析和研究很有必要。
液压支架的设计要求顶梁前端点的运动轨迹呈双摆线或近似直线，同时要求支架在整个伸缩范围内顶梁前端点运动轨迹的最大宽度尽可能小[2]。
由图1可知，四连杆机构设计的好坏决定了顶梁运动的轨迹，也决定了支架轮廓尺寸的变化。
因此，需要对液压支架四连杆机构进行运动学分析，计算顶梁与掩护梁铰接点的运动轨迹，进而为整体结构的优化设计奠定基础[3]。
对于液压支架四连杆机构的运动学分析，目前主要采用作图法或基于虚拟技术的仿真法[4]。
本文给出了一种求解液压支架四连杆机构运动学分析的解析法，以液压支架前连杆的水平倾角为自变量，推导出支架升降过程中顶梁与掩护梁铰接点坐标计算模型，同时可得到各连杆运动参数随前连杆倾角的变化规律。
四柱放顶煤液压支架结构特点及适应性能
四柱放顶煤液压支架结构特点及适应性能马端志【摘要】根据支架与围岩相互作用时位态变化特征,以ZF10000/23/35型四柱放顶煤液压支架为例,将支架检验极限状态和井下实际极限状态进行对比,分析四柱放顶煤支架使用中出现非常态工况的原因,研究改进支架状态失衡的有效措施.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)002【总页数】3页(P137-139)【关键词】放顶煤液压支架;适应性能;极限状态;限位装置;伸缩比【作者】马端志【作者单位】天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;煤炭科学研究总院开采研究分院,北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD355+.4煤矿井下液压支架与围岩耦合关系是随支架结构和支护能力而变化的力学系统，不同结构的支架有其自身的承载特性和适应性[1-3]。
普遍认为综放工作面液压支架需具备3种功能：①具有“支”的功能:支架应有足够的支撑能力，能控制和缓解顶板下沉，保证工作面推溜移架时有足够的工作时间和空间；②具有“护”的功能:能防止和减少工作面顶煤的架前冒顶和片帮；③具有“放”的功能:能够将支架后部冒落的顶煤放到后部刮板输送机中。
目前还没有衡量和检验液压支架适应性能的具体方法和标准，一般情况认为井下开采过程中液压支架可靠性越高其适应性越好。
四柱支撑掩护式放顶煤液压支架在实际使用中存在一定的不足[4-7]，但其能够成为综放工作面使用的主导架型在国内得到大力推广[8-9]，必有其独特的优点，对其结构特点及其适应性进行分析，可以为综放工作面液压支架架型选择、结构设计和井下使用提供理论参考。
近几年随着煤机装备制造水平的不断提高，煤机装备向重型化方向发展，煤矿使用单位和设计人员对支架支撑能力的重视度有所提高，液压支架的工作阻力越来越大，目前1.75 m中心距的四柱放顶煤液压支架设计的工作阻力达到了21 000 kN[10]，支架支护强度达到了1.9 MPa，液压支架的支护能力已接近该类支架的极限。
煤矿新型液压支架的设计与应用
煤矿新型液压支架的设计与应用摘要：液压支架属于一重要的煤矿开采设备，其在煤矿日常开采作业中占有重要地位，液压支架应用状况的好坏将直接影响到综采工作面的高产高效，而液压支架要想更好的服务于煤矿开采工作，对采高变化的适应性必须强。
就当前多数液压支架的主体结构现状而言，其大多为四连杆结构，其立柱为双伸缩结构，该种结构灵活性相对较差，在某种程度上很难适应工作面采高变化。
对此，笔者结合利用所学知识并结合实际工作经验，提出应用曲柄滑块机构与更灵活的剪叉机构相结合的新型机构来代替传统液压支架的四连杆机构，这样的液压支架会更灵活，能适应更大范围的工作面采高变化，不但可确保液压支架梁端距稳定变化[1]，而且可使液压支架能适应更大的支护高度，取得更好的支护效果。
关键词：液压支架；总体设计；运动过程；经济性引言基于当前国内普通液压支架，大多结构较复杂，采高变化相对较小，实际适应性相对较差，很难满足实际使用需求的现状。
设计一种新型液压支架，介绍其总体设计情况及具体运动情况，提出采用曲柄滑块机构与剪叉机构相结合的新型结构来代替传统的四连杆机构。
实际应用情况表明该种新型液压支架，不仅能更好地适应作业现场采高变化，而且生产成本更低，其具有更好的适应性与经济性，可为企业创造更多经济效益。
1新型液压支架的总体设计对于液压支架而言，其性能的好坏主要依据：梁端距变化量情况以及支架可达到的最高支护值与最低支护值之比这两个指标来反映。
其中梁端距变化量主要反映的是支架顶梁对顶板的支护情况，而液压支架的可达到的最高支护值与最低支护值之比主要反映了液压支架适应采高的能力，通过把剪叉机构与曲柄滑块机构进行科学、合理的组合，借助该组合来取代当前液压支架传统的四连杆机构，这样可显著改善液压支架在日常支护作业中的综合支护性能，取得较好的支护效果[2]。
（1）剪叉机构。
当让两根长度相同的杆铰接于彼此中点时，这两条杆同侧端点连线会一致处于平行状态，其不受两杆件夹角变化影响。
煤矿液压支架的受力分析
煤矿液压支架的受力分析摘要：随着时代的发展，液压支架工作已经成为煤矿开采中的重要组成部分。
在有关设备的配合检测下，对液压结构设计和受力情况进行分析，就可以精确得到最适合于煤矿开采情况的液压支架结构参数。
并且在实际生产中，有关部门还可以进行煤矿开采工作的协调，通过对液压结构设计和受力分析的有关参数配合，在最大限度中降低煤矿液压的比例，并结合支架构造的受力情况进行分析，得到良好的比例数据。
关键词：煤矿液压支架；受力研究1煤矿液压支架的概念及认识在煤矿机械的开采中，煤矿液压支架是通过立柱、底座、顶梁等结构组合而成的整体，并经过钢板结构进行拼接。
在主体水平面的构造上具有较为平缓的倾斜度，在顶部结构中可以采用总体顶煤开采的形式来进行开采工作，适合倾斜度较小的煤矿开采工作中，有利于水平综合面的上煤矿开采。
我们大致能够从煤矿液压的总体结构发现，煤矿液压支架主要是煤矿总体结构的整体构造，在煤矿的开采中起着关键作用。
更加能够承担顶部煤矿结构的隔离，对原煤能起到很好的隔离效果，从整体上推动煤矿工作面的改造以及相关位置的传送，有利于配套设备机械能效的发挥。
在采煤机械效率的提升中，明显比计划中的煤矿开采有很大差距，对于煤矿和设备运输的传送来说会大幅度降低机械运输性能的调动，从根本上减少工作人员的工作量，能够在一定范围中实现智能自动化管理，为人们的生命安全做出必要保证。
2煤矿液压支架的结构上面已对煤矿液压支架的概念和认识做了阐述，下面对它的结构做一说明。
如果按其组成部分，即其结构为其概念的话，那么我们可以这样说：煤矿液压支架是一种以液压为动力，由液压缸和液压阀等液压元件和其他金属构件组成的一种支护设备。
如果按照概念意义来说，液压支架是由以下几个部分组成：承载构件、执行元件、控制、操纵元件和辅助装置。
下面笔者对每个组成部分做一一概述。
承载构件：顶梁、掩护梁等。
顶梁与顶板直接接触，承受顶板上作业面岩石的压力；掩护梁，阻挡冒落的岩石进入工作面，并承受其压力，从而承受顶板水平推力的部件；底座与底板接触，传递并承受顶板压力。
基于液压支架四连杆机构参数特点分析与研究
基于液压支架四连杆机构参数特点分析与研究摘要：本文主要针对液压支架四连杆机构的功能及影响四连杆性能的设计因素进行探索。
其中重点介绍了液压支架四连杆机构的构成及特点，并从影响四连杆参数设计的九个方面进行了详细论述。
关键词：液压支架；四连杆机构；梁端距；掩护梁背角；双扭线中图分类号：TD355 文献标识码：A1 液压支架四连杆机构的构成与功能1.1 液压支架四连杆机构的构成液压支架四连杆机构的构成从表面上看只有前连杆和后连杆，实际上掩护梁和底座是组成四连杆机构的另外一个连杆，掩护梁和底座除了构成四连杆机构以外，还承担着掩护功能、推移功能、抬底功能等其它的功能。
前后连杆也具有挡矸、管环、阀架等功能。
因此，四连杆设计首先是运动机构设计，还包括各部件的其它功能设计。
液压支架四连杆机构有正负之分，正四连杆机构被广泛采用，反四连杆多用于放顶煤过渡支架。
在反四连杆机构中由于处于掩护梁位置的部件已不再承担掩护功能，通常被改称为斜梁。
1.2 液压支架四连杆机构的功能液压支架四连杆机构有三个功能：一是纵向与横向的稳定功能，即承接外部施加到支架上的横向、纵向的水平力，使支架顶梁不会出现大幅度的水平扭转和横向纵向翻转，使支架立柱免受水平力。
要实现这一功能，设计中应确保组成四连杆机构的各个零部件具有足够的强度，要进行机构受力分析和零部件强度校核计算。
二是将顶梁所受到来自顶板的外载通过四连杆机构传递到底座上。
这一功能我认为是四连杆机构负面效应。
三是让支架顶梁在升降过程中，顶掩铰接点的运动轨迹近似为一条垂线。
实质是让支架在升降过程中，顶梁或前梁的前端至采煤工作面煤壁的距离基本保持不变，使得因空顶距变化量带来的支架顶梁前端的支护效果变化量最小。
液压支架四连杆机构中顶掩铰接点的运动轨迹一般呈“双扭线”状，水平运动范围被称为“摆幅”。
MT/T556-1996《液压支架设计规范》有具体的规定：“具有四连杆机构的支架梁端水平位移量在支架使用高度范围内应不大于80mm。
后四连杆低位放顶煤液压支架设计说明书
后四连杆低位放顶煤液压支架毕业设计说明书摘要纵观世界液压支架的发展历史，从1854年英国率先研制成功了液压支架到现在，液压支架的设计研发已经基本成熟。
液压支架是机械化采煤的重要设备之一，为此对它的设计研发有重大的意义。
本次设计，通过任务书的要求，设计适用于煤层厚度为5~12米满足底板和顶板要求的的低位放顶煤液压支架。
通过对现有低位放顶煤液压支架的分析，优势对比，设计出适合的结构形式，最后对立柱、顶梁、掩护梁和底座进行了强度校核计算。
关键字：低位放顶煤液压支架；立柱；顶梁；掩护梁；底座；放煤机构。
AbstractThroughout the development of hydraulic support world history, from 1854 developed the first successful English hydraulic support to the present, hydraulic support design and development has been basically mature. Mechani zed coal mining hydraulic support is one of the important equipment, for its design and development of great significance.The design, through the mission statement of requirements, design suitable for seam thickness of 5 to 12 meters to meet the requirements of floor and roof caving hydraulic support low.Through the existing low-level caving hydraulic support analysis, advantages compared to design a suitable structure, the last of columns, roof beams, beam shield, the base for the strength check calculation.Keywords: Low caving hydraulic support; column; roof beams; shield beam; base; caving agency.目录摘要IAbstract II第1章绪论11.1 放顶煤综采法的优缺点11.2 放顶煤液压支架的发展历史11.3 放顶煤液压支架结构的基本特点21.4 放顶煤液压支架的分类21.5放顶煤液压支架使用条件和适用围31.5.1 放顶煤液压支架使用条件31.5.2 放顶煤液压支架适用围3第2章支架的总体方案设计42.1设计任务42.2 支架结构方案设计42.2.1 中反四连杆放顶煤液压支架42.2.2 中正四连杆低位放顶煤液压支架52.2.3 中四连杆低位放顶煤液压支架6第3章液压支架的整体结构尺寸设计93.1 液压支架设计的基本要求和基本参数93.1.1液压支架的设计目的93.1.2设计时对液压支架的基本要求93.2液压支架的参数确定103.2.1 支架高度103.2.2 支架的伸缩比113.2.3 支架间距的确定123.2.4 底座长度的确定123.3 顶梁长度的确定133.3.1 顶梁的长度计算133.3.2 顶梁宽度143.3.3 顶梁覆盖率143.4立柱位置的确定153.4.1 支架立柱数的确定153.4.2 支撑方式163.4.3 立柱间距163.4.4 立柱柱窝位置的确定16第4章液压支架的部件结构设计174.1 顶梁174.2 立柱174.3 掩护梁174.4 四连杆机构184.4.1 四连杆机构的作用184.4.2 四连杆机构的几何特征184.4.3 用几何作图法来设计四连杆机构194.5 底座234.6 侧护板234.7 千斤顶244.7.1 推移千斤顶244.7.2 側推千斤顶244.7.3 前梁千斤顶244.7.4护帮千斤顶244.7.5 后推移输送机千斤顶254.8 放煤机构设计26第5章液压支架受力分析275.1液压支架基本技术参数的确定275.1.1支护强度275.1.2初撑力285.1.3 移驾力和推溜力285.1.4 支柱与相关液压系统参数确定285.2 液压支架立柱强度验算315.2.1已知参数315.2.2油缸稳定性计算 (32)5.2.3活塞杆的强度计算 (33)5.2.4 缸体的强度验算 (37)5.2.5液压支架主要技术参数385.3 液压支架受力分析385.3.1支架整体受力分析415.3.2 前梁受力分析415.3.3 顶梁受力分析425.3.4 掩护梁受力分析445.3.5 支架底座受力分析45第6章支架强度计算486.1强度条件 (48)6.2 液压支架的强度校核506.2.1前梁梁强度校核506.2.2顶梁强度校核546.2.3 底座的强度校核606.2.4掩护梁的强度校核66结论72致 73参考文献74CONTENTSAbstract IIThe introduction chapter 1 (1)1.1The advantagesand disadvantages of the caving fully mechanized method (1)1.2The development history of the caving hydraulic support11.3The basic characteristics of the caving hydraulic support structure (2)1.4 The classification of the caving hydraulic support21.5The caving hydraulic support use conditions and applicable scope (3)1.5.1 The caving hydraulic support conditions of use. 31.5.2The caving hydraulic support scope3Overall design of bracket of chapter 242.1 Design task (4)2.2 Support structure design (4)2.2.1 In the four connecting rod caving hydraulic support42.2.2 Chiang kai-shek four-bar low caving hydraulic support (5)2.2.3 In the four connecting rod caving hydraulic support low (6)Chapter 3, the overall structure size of the hydraulic support design993.1 The basic requirement of the hydraulic support design and basic parameters (9)3.1.1 The design of hydraulic support (9)3.1.2The design of hydraulic support basic requirements93.2 The parameters of the hydraulic support (10)3.2.1 Bracket height (10)3.2.2 Stent expansion ratio .......... 错误!未定义书签。
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正四连杆与反四连杆放顶煤液压支架适应性探讨
陈学敏;孟二存
【期刊名称】《煤》
【年(卷),期】2004(013)002
【摘要】通过对正四连杆低位放顶煤液压支架和反四连杆低位放顶煤液压支架的结构、力学特点分析,说明两种支架适应不同地质要求,为支架选型提供了参考意见.【总页数】2页(P51,53)
【作者】陈学敏;孟二存
【作者单位】山西霍州煤电集团机电修配分公司,山西,031412;煤炭科学总院北京开采所,北京,100013
【正文语种】中文
【中图分类】TP355+.4
【相关文献】
1.综采放顶煤液压支架四连杆受力测试分析 [J], 齐方跃
2.放顶煤液压支架四连杆机构优化设计 [J], 苗耀华
3.放顶煤液压支架采用双四连杆的研究 [J], 姚海生;孙义和
4.低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究 [J], 巩德华;贾晖;厉功卓;王军辉;曹连民
5.反四连杆液压支架承载能力的力平衡区研究 [J], 刘洪宇;范迅;张大海;刘晓萌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。