三机配套快速计算工具的研发

2018-05-18边越

机械管理开发 2018年4期

边越

（山西大同同煤集团机电管理处，山西大同 037041）

引言

在三机配套过程中存在大量细小的计算。为了简化三机配套的设计过程，同时减轻设计人员的劳动强度，提高设计精度，研发了三机配套的快速计算工具。该工具包括两个部分，一是液压支架数量计算工具（安卓系统），二是液压支架起升位置计算工具。1 液压支架数量计算工具

1.1 平台选用

目前，广泛使用的手机应用程序已经深入到机械设计的各个领域，从绘图到设计都为广大设计人员带来便利。同时手机便于携带和操作。基于此，设计一款基于手机平台的应用程序是最适合的，同时手机应用程序便于传播，对于该计算器的推广使用也大有好处。

1.2 界面设计

手机应用界面只有手掌大小，在方寸之间要完成输入数据和操作按钮，所以，数字和按钮都要大。同时三机配套的过程通常会连续持续多个小时，人员眼睛的疲劳是在所难免的。界面颜色一定要使用明快简洁的方式呈现，通常使用暖色调给人以放松的感觉。

同时在输入数据时要和设计的顺序相同。从上到下从左到右依次输入数据。计算的结果也要在显眼的地方显示。设计人员在选用数据时能够有效查看，避免误读。

每个数据的单位从设计资料中选取时是不同的，因此在输入时就要进行单位的转换，这样就增加了额外计算量。在输入界面单位按照资料上惯用的单位进行编制，这样设计人员在使用时就不用考虑单位的转换问题，直接输入即可[1]。

经过慎重考虑设计界面如图1所示：

图1 设计界面

1.3 使用方法

该计算器在左侧输入数据，在右侧就可以快速计算出结果。同时根据右侧的计算结果系统会自动对左侧的部分数据进行优化，使计算结果更有实用性。

当可以参考的数据输入完毕后点击右侧最大的按钮就可以计算了。在输入的数据有变动时重新输入部分数据再次点击按钮，计算结果就会再次更新。计算结果会自动取整并优化。

1.4 计算结果与现有配套的比对

1.4.1 燕子山某工作面（如表1所示）

表1 燕子山某工作面参数

试算结果与原配套基本吻合。

1.4.2 麻家梁某工作面（如下页表2所示）

试算结果与原配套基本吻合。

表2 麻家梁某工作面参数

1.4.3 塔山某工作面（如表3所示）

表3 塔山某工作面参数

试算结果与原配套基本吻合。

1.4.4 华宫某工作面（如表4所示）

表4 华宫某工作面参数

试算结果与原配套基本吻合。

1.4.5 马脊梁某工作面（如表5所示）

表5 马脊梁某工作面参数

试算结果与原配套基本吻合，因实际对3架过渡支架作为中间架使用所以中间架数量少3架。

需要注意的是，试算结果的过渡槽长度头尾相等，这样做的好处是头尾过渡槽可互换。

2 液压支架起升高度快速计算工具

在三机配套过程中液压支架的起升高度和各部件的角度会随着工作面条件的变化而变化。为了方便在三机配套过程中液压支架图纸随起升高度变化而快速变更，设计一个辅助计算支架起升角度的工具。该工具基于EXCEL制作，能够帮助工程技术人员快速计算液压支架四连杆机构的位置关系[2]。

2.1 支架连杆机构的简化

液压支架的升降和水平运动由液压支架的四连杆机构决定。研究液压支架升降运动规律必须将构成四连杆机构的部分进行简化。液压支架的四连杆机构由油缸、底座、掩护梁、尾梁等构成，为了方便计算将液压支架四连杆机构的铰接点用线段连接起来，并标注各连杆长度。在支架的连杆机构图中以右下角铰接点为标注起点，简化该机构图如图2所示。

2.2 计算目标的确定

在三机配套过程中液压支架的起升高度往往是确定的。需要求出起升高度h下的四连杆角度θ。所以四连杆求解的目标为起升高度确定后四连杆各杆的角度及四连杆水平位置g。

图2 支架四连杆机构的简化

2.3 计算过程的研究

四连杆机构在确定起升角度θ后计算起升高度h和水平位置g是较为容易的。而计算目标则和该计算方向相反。经过多次尝试，由起升高度确定起升角度较为不便，所以使用由角度确定高度建立结果集，之后从结果集中找到目标高度的近似值确定目标角度。当然如果用手工进行计算则计算量非常大。在这里可以借助EXCEL的编程计算功能进行辅助计算与结果的查找、确定。