板式液压支架设计研究
本文选题：板式液压支架 切入点：结构设计 出处：《中国矿业大学》2016年硕士论文
【摘要】：板式液压支架是一种应用于综采工作面的新型支护设备,该板式支架去掉了传统液压支架的四连杆机构,引入了插柱结构,具有结构简单、抗冲击能力强、设计周期短、维护方便等优点。本文根据板式液压支架的设计要求及结构特点,对支架进行了总体设计,确定了支架的主要参数,并对支架零部件进行了完整地设计。在性能参数和结构参数的基础上,使用Pro/E软件建立了板式液压支架的三维模型。在支架受力状况恶劣的工况下,使用ANSYS Workbench软件对支架进行了静力学分析,分析结果显示该支架满足强度和刚度要求。根据分析结果,得到了板式支架部件最大应力出现的位置,合理的改进了板式支架部件的结构。为了提高板式液压支架的经济性能,在满足强度和刚度的条件下,对该支架减重进行研究。结构优化设计是实现工程结构减重的较佳方案,本文使用了结构优化设计中的拓扑优化和尺寸优化。根据拓扑优化理论,使用Hyperworks软件中Opti Struct模块对该支架顶梁进行拓扑优化设计,分析优化结果可以得到顶梁横筋板的数量及最佳布置形式。在此顶梁拓扑优化方案基础上,更新支架模型,根据尺寸优化理论,使用ANSYS Workbench软件中Design Explorer模块对支架关键部件进行多工况优化,分析优化结果得到顶梁和底座最佳的尺寸方案。本文对板式液压支架进行了设计,并进行了有限元分析、拓扑优化分析和尺寸优化分析,为以后的板式液压支架研究提供了参考。
[Abstract]:Plate hydraulic support is a new support equipment used in fully mechanized mining face. The plate support removes the four-link mechanism of the traditional hydraulic support, and introduces the inserted column structure, which has the advantages of simple structure, strong impact resistance and short design period.The maintenance is convenient and so on.According to the design requirements and structural characteristics of the plate hydraulic support, the overall design of the support is carried out, the main parameters of the support are determined, and the components of the support are completely designed.On the basis of performance parameters and structural parameters, a three-dimensional model of plate hydraulic support was established by using Pro/E software.The statics analysis of the support is carried out by using ANSYS Workbench software under the condition of poor stress condition. The results show that the support meets the requirements of strength and stiffness.According to the analysis results, the position of the maximum stress of the plate support component is obtained, and the structure of the plate support component is improved reasonably.In order to improve the economic performance of the plate hydraulic support, the weight loss of the support was studied under the condition of strength and stiffness.Structural optimization design is a better way to reduce weight of engineering structure. In this paper, topology optimization and size optimization are used in structural optimization design.According to the theory of topology optimization, Opti Struct module in Hyperworks software is used to optimize the topology of the top beam of the bracket. By analyzing the optimization results, the number of transverse stiffeners and the optimal layout can be obtained.On the basis of the topology optimization scheme of the top beam, the support model is updated. According to the dimension optimization theory, the key components of the support are optimized by using the Design Explorer module in the ANSYS Workbench software. The optimum size scheme of the top beam and the base is obtained by analyzing the optimization results.In this paper, the plate hydraulic support is designed, and finite element analysis, topology optimization analysis and dimension optimization analysis are carried out, which provides a reference for the future research of plate hydraulic support.
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD355.4
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，本文编号：1717561
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