三自由度雙并聯(lián)液壓支架的設計與研究.pdf

1、液壓支架是煤礦綜采機械化設備的重要部分之一，是采煤工作面重要的支護設備，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，但煤層條件復雜多變，傾角變化大，導致支護采煤工作面頂板的液壓支架會受到因圍巖運動產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，其不具備抵抗側方向分力的能力，掩護梁下的四連桿機構為平面超靜定機構，具有較大自內力，也不具備抵抗側方向分力的能力。
　　論文針對上述問題，設

2、計了一種以3-RPC并聯(lián)機構為主體支撐機構的三自由度雙并聯(lián)液壓支架，基于機構拓撲結構理論、D-H矩陣、“TZ”理論、ADAMS軟件和ANSYS Workbench軟件，對主體支撐機構進行結構、工作空間分析，以及在液壓支架的運動學、動力學和關鍵零部件優(yōu)化等方面進行了研究。具體研究工作如下:
　　基于國內外學者對頂底板運動規(guī)律的研究，將圍巖與液壓支架設為關聯(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、用力等之間的關系，為三自由度雙并聯(lián)液壓支架的研究給出了理論依據。
　　基于機構拓撲結構理論、D-H矩陣分別對3-RPC并聯(lián)支撐機構進行結構、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)化設計，最終得出三自由雙并聯(lián)液壓支架的設計方案，并對其進行受力分析，證明其在受力方面具有側向抗壓性。
　　通過ADAMS建立新型液壓支架的虛擬樣機，設置其工作參數，進行運動學、動力學仿真，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性。
　　基于ANSYS Workbench對新型液壓支架的主體結構件進行靜力學分析，得出整體變形和應力分布情況;利用“Design Exploration”模塊對關鍵零部件進行結構尺寸優(yōu)化設計，改進了耳座的結構尺寸，大大降低了其最大應力值，同時也減小了質量和空間占用體積，改進后新型并聯(lián)液壓支架滿足使用要求，性能更好，為日