液压支架结构优化与静力学分析

发布时间：2017-05-04 05:03

  本文关键词：液压支架结构优化与静力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业的不断发展,我国对煤炭的需求量越来越大,而煤炭的安全生产日益成为人们关注的焦点。液压支架作为综采设备的关键组成部分,在煤矿开采过程中起着支撑顶板,提供合理的工作空间,保证矿井安全地重要作用。 我国的液压支架设计技术起步比较晚,从上世纪70年代开始我国开始研制液压支架,经过50多年的发展,在研究方法、研究工具、材料选取上以取得突破性进展。但与国外相比仍存在些许差距,在本文借助于计算机辅助软件C++,三维建模软件Pro/E、静力学分析软件ANSYS对初步设计的液压支架进行了仿真分析,缩短了试制周期,节约了成本。 首先在本文第三章借助于计算机和相关编程软件,以顶梁前端点运动轨迹近似直线为目标函数,通过改变前连杆与底座交点的坐标、四连杆各杆长度值、掩护梁与后连杆的交点位置和掩护梁与顶梁的夹角等,得到最佳杆长组合,使支架在工作时所受的附加力最小并且减小了顶梁前端点与煤壁的变化距离方便我们进行顶板管理。 其次在Pro/E中建立三维模型,依据各个部件之间的约束关系,并对模型进行了干涉检查和运动仿真,得出各部件之间不存在干涉并且顶梁前端点运动轨迹符合标准。 最后在第五章主要对顶梁进行有限元分析,在四种工况下对顶梁进行强度校核：顶梁顶面均布载荷、顶梁柱窝处集中载荷、顶梁偏载和顶梁单侧受载,通过分析结果对顶梁强度进行校核,指出在设计时应该对立柱柱窝处的选材和侧护板的焊接工艺要进行改进,为日后设计工作提供相应的依据。 本文第三章得出的最佳四连杆杆长组合在以后的设计中可以作为参考数据,第四、五章用虚拟样机的方法对液压支架进行虚拟研究,节省了试制的费用,有实际应用的价值。
【关键词】：液压支架 四连杆机构 Pro/E模型 ANSYS
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD355.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 液压支架的研究现状11-14
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究动态13-14
• 1.3 液压支架发展趋势14
• 1.4 本文研究的主要内容14-18
• 1.4.1 虚拟模型的建立14-15
• 1.4.2 支架顶梁的有限元分析15
• 1.4.3 支架的运动仿真15-18
• 第二章 液压支架的选型设计18-34
• 2.1 液压支架分类18-20
• 2.1.1 支撑式支架18-19
• 2.1.2 掩护式支架19-20
• 2.1.3 支撑掩护式液压支架20
• 2.2 液压支架的选型20-21
• 2.3 确定液压支架工作阻力21-25
• 2.3.1 合理工作阻力的判定标准21-22
• 2.3.2 工作阻力的确定途径22-25
• 2.4 液压支架结构安全设计参数的确定25-26
• 2.4.1 液压支架的高度确定25
• 2.4.2 单杠行程与伸缩比的确定25-26
• 2.4.3 支架间距的确定26
• 2.5 液压支架主要部件设计26-32
• 2.5.1 底座设计原则及结构确定26-27
• 2.5.2 液压支架顶梁设计原则及结构确定27-29
• 2.5.3 掩护梁设计原则及结构确定29-30
• 2.5.4 立柱柱窝位置设计原则及结构确定30-31
• 2.5.5 支架的设计流程31-32
• 2.6 本章小结32-34
• 第三章 支架四连杆优化设计34-46
• 3.1 四连杆机构简介34-42
• 3.1.1 产生附加力的各个因素对支架受力的影响34-38
• 3.1.2 在液压支架四连杆机构运动过程中的几何特征38
• 3.1.3 四连杆组成尺寸的计算38-41
• 3.1.4. 优选法设计四连杆机构41-42
• 3.2 计算工具的选取42-44
• 3.3 实例分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 液压支架三维模型的建立46-54
• 4.1 建模软件的选取46
• 4.2 液压支架的选材46-47
• 4.3 液压支架三维模型的建立47-51
• 4.3.1 底座模型的建立47-48
• 4.3.2 顶梁模型的建立48-49
• 4.3.3 掩护梁模型的建立49-50
• 4.3.4 前后连杆模型50
• 4.3.5 立柱千斤顶50
• 4.3.6 基于Pro/E的虚拟装配50-51
• 4.4 干涉检查51-52
• 4.5 运动仿真52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第五章 液压支架顶梁静力学分析54-68
• 5.1 ansys软件介绍54-55
• 5.1.1 ANSYS软件的常用解题步骤55
• 5.1.2 ANSYS的核心算法55
• 5.2 模型简化55
• 5.3 模型的导入55-56
• 5.4 网格的划分56-57
• 5.5 顶梁模型的加载57-59
• 5.6 实体分析59-67
• 5.6.1 顶梁受到集中载荷60-62
• 5.6.2 顶梁顶面受到均布载荷62-63
• 5.6.3 顶梁偏载63-64
• 5.6.4 顶梁单侧受载64-67
• 5.7 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 本文总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈清;;液压支架结构件压弯模具的设计及应用[J];价值工程;2014年25期

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本文编号：344417