基于Creo的五連桿式液壓支架力學特性分析與連桿參數優化

龐曉亮，徐亞軍

(1.煤炭科學研究總院開采研究分院，北京 100013；2.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013)

1 概 述

液壓支架作為煤礦綜采工作面的關鍵設備，承擔著支護工作面頂板、保障人員和設備安全的重要任務。在實際生產中，四連桿式液壓支架因其具有調高幅度大、抗扭能力強、擋矸裝置完善等優點而得到廣泛應用[1-4]。但是隨著開采高度的增加和工作面支護技術的發展，四連桿式液壓支架的缺點開始逐漸暴露出來。

首先，對于大采高液壓支架，由于支架調高幅度過大，當支架處于低位時(高架低用)，掩護梁背角較小，堆積在掩護梁上的矸石不易滑落。當掩護梁上的矸石密實接頂時，掩護梁會出現承載現象，支架上方的合力作用點向采空區方向移動，支架容易出現“高射炮”不良支護姿態，此時液壓支架的頂梁或掩護梁等結構件最容易變形損壞[5-8]。

其次，對于目前常用的兩柱掩護式液壓支架，平衡千斤頂作用力是內力，只能調整頂梁狀態，無法改變四連桿機構姿態。由于四連桿是一個單自度的開環控制機構，液壓支架接頂承載時立柱無法調整行程，四連桿機構動作失去了動力源，因而無法在承載狀態下進行姿態調整與控制，這也是目前液壓支架只進行姿態感知而不進行姿態控制的主要原因[9，10]。

《智能化煤礦驗收辦法(試行)》規定生產條件較好的Ⅰ、Ⅱ類礦井薄及中厚煤層工作面應實現常態化無人操作，生產條件較差的Ⅲ類礦井薄及中厚煤層工作面每班作業人數不超過3人。……