三自由度雙并聯(lián)液壓支架的設(shè)計與研究.pdf

1、液壓支架是煤礦綜采機械化設(shè)備的重要部分之一，是采煤工作面重要的支護設(shè)備，必須保證采煤工作面下工作人員和各項作業(yè)的安全進行。我國煤炭資源豐富，但煤層條件復(fù)雜多變，傾角變化大，導(dǎo)致支護采煤工作面頂板的液壓支架會受到因圍巖運動產(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稱布置，其不具備抵抗側(cè)方向分力的能力，掩護梁下的四連桿機構(gòu)為平面超靜定機構(gòu)，具有較大自內(nèi)力，也不具備抵抗側(cè)方向分力的能力。
　　論文針對上述問題，設(shè)

2、計了一種以3-RPC并聯(lián)機構(gòu)為主體支撐機構(gòu)的三自由度雙并聯(lián)液壓支架，基于機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)理論、D-H矩陣、“TZ”理論、ADAMS軟件和ANSYS Workbench軟件，對主體支撐機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)、工作空間分析，以及在液壓支架的運動學(xué)、動力學(xué)和關(guān)鍵零部件優(yōu)化等方面進行了研究。具體研究工作如下:
　　基于國內(nèi)外學(xué)者對頂?shù)装暹\動規(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)。
　　基于機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)理論、D-H矩陣分別對3-RPC并聯(lián)支撐機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)、工作空間分析，得出其動平臺具有X、Y和Z三個方向的運動特征，并通過“TRIZ”理論對傳統(tǒng)液壓支架優(yōu)化設(shè)計，最終得出三自由雙并聯(lián)液壓支架的設(shè)計方案，并對其進行受力分析，證明其在受力方面具有側(cè)向抗壓性。
　　通過ADAMS建立新型液壓支架的虛擬樣機，設(shè)置其工作參數(shù)，進行運動學(xué)、動力學(xué)仿真，分

4、析得出并聯(lián)液壓支架具有空間三個方向讓壓運動能力，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對新型液壓支架的主體結(jié)構(gòu)件進行靜力學(xué)分析，得出整體變形和應(yīng)力分布情況;利用“Design Exploration”模塊對關(guān)鍵零部件進行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計，改進了耳座的結(jié)構(gòu)尺寸，大大降低了其最大應(yīng)力值，同時也減小了質(zhì)量和空間占用體積，改進后新型并聯(lián)液壓支架滿足使用要求，性能更好，為日