ZC20000-34-68超靜定液壓支架設(shè)計(jì)研究.pdf

1、液壓支架是不可或缺的綜采工作面設(shè)備，其主要作用有支撐頂板、保護(hù)礦工和采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等設(shè)備安全。大采高液壓支架是隨著大采高綜采技術(shù)出現(xiàn)而發(fā)展起來，歷經(jīng)多年發(fā)展，產(chǎn)品雖然比較成熟，但仍存在著抗沖擊地壓能力差、穩(wěn)定性差、護(hù)幫能力弱等問題。針對(duì)此類情況，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械研究所設(shè)計(jì)研發(fā)了大采高超靜定液壓支架，該支架改變傳統(tǒng)支架中四連桿結(jié)構(gòu)架型，采用超靜定結(jié)構(gòu)，八根立柱呈X型密集支護(hù)，穩(wěn)定性好，生產(chǎn)周期短，安全系數(shù)高。
　　本文根據(jù)大

2、采高液壓支架工作環(huán)境，推導(dǎo)出其主要的設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)液壓支架進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與部件設(shè)計(jì)，完成對(duì)液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇，利用Pro/E自底向上的建模方法，完成對(duì)液壓支架頂梁、底座等部件的三維建模，并在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行裝配，完成液壓支架設(shè)計(jì)。
　　按照《煤礦用液壓支架第1部分：通用技術(shù)條件》，在ANSYS Workbench中，采用內(nèi)加載方式，對(duì)液壓支架在多種組合工況下進(jìn)行有限元強(qiáng)度校核，通過仿真分析得到液壓支架頂梁、底座等部

3、件的應(yīng)力與變形分布規(guī)律，基于應(yīng)力分布云圖，對(duì)液壓支架提出相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。銷軸是頂梁、底座、掩護(hù)梁等部件之間連接的關(guān)鍵部件，對(duì)其進(jìn)行有限元強(qiáng)度校核，驗(yàn)證連接的可靠性。
　　在有限元分析的基礎(chǔ)之上，將支架承受的靜載荷改為動(dòng)載荷，對(duì)液壓支架進(jìn)行疲勞壽命分析，分析頂梁、底座、掩護(hù)梁和連桿中的危險(xiǎn)部位，基于分析結(jié)果改進(jìn)設(shè)計(jì)危險(xiǎn)部位，確保液壓支架能夠滿足耐久性試驗(yàn)要求，為液壓支架正常工作提供可靠保障。
　　分析研究液壓支架在靜態(tài)下橫

4、向與縱向受力情況，進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到支架在工作面傾倒和滑移的臨界條件，對(duì)摩擦系數(shù)、工作面傾角等因素對(duì)液壓支架穩(wěn)定性的影響情況進(jìn)行具體分析，確定支架在兩個(gè)方向穩(wěn)定性與上述因素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　利用 MATLAB中優(yōu)化工具箱對(duì)支架重量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)變量為頂梁板材的尺寸，設(shè)計(jì)目標(biāo)為液壓支架頂梁重量最小，限制約束條件為液壓支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、板材厚度合理的尺寸范圍等。經(jīng)過最優(yōu)設(shè)計(jì)，最終確定液壓支架頂梁重量最小時(shí)各板材厚度，降低液壓支架生