整体顶梁液压支架的研究与虚拟设计

摘要

液压支架是现代化矿井综合机械化采煤工作面的重要配套设备之一，其作用是对顶板的支护管理和隔离采空区，防止矸石窜入工作空间，保证工作人员安全工作和各项作业的正常进行。整体顶梁液压支架是一种简易支架，它重量轻，拆卸与装配方便，操作灵活，且安全不易倒垮，价格也相对便宜，近年来在中小型煤矿被广泛采用。由于没有调向功能，纠偏困难，给支架的正常使用造成了极大不便，影响了生产效率。如何提高其使用性能一直是业内人士比较关注的问题。
　　 首先，针对整体顶梁液压支架纠偏困难的问题设计了一种新型机构即推移调向机构，解决了液压支架纠偏困难的问题。完成了整体顶梁液压支架其他结构件的设计。
　　 其次，采用三维设计软件SolidWorks，对整体顶梁液压支架各零部件进行三维参数化建模，并对一些零部件的三维参数化模型进行了适当简化，然后进行虚拟装配，分别创建了液压支架顶梁的力学计算模型以及虚拟设计模型。
　　 再次，分别采用有限元分析软件SolidWorksSimulation以及ANSYSWorkbench，计算出了顶梁及前伸梁在两端加载、集中加载及扭转三种加载方式下的等效应力云图及变形云图，完成了顶梁及前伸梁的有限元分析。
　　 最后，用SolidWorks软件的爆炸视图功能实现了推移调向机构装配过程的虚拟，以及运用SolidWorksMotionManager运动管理器实现了整体顶梁液压支架工作原理的虚拟设计。
　　 本文首次创建了新型推移调向机构，突破了传统液压支架设计模式。在整个设计过程中，所有设计对象均显示为三维立体效果，容易激发设计者的创新思维和创新设计。对整体顶梁液压支架的虚拟设计，使得人们更直观的了解推移调向机构以及支架的工作原理，更加方便人们对该支架进行信息交流，对今后的液压支架产品的研究与开发具有指导意义和参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 概述

1．1 液压支架常用架型分类

1．2 液压支架的现状

1．2．1 国外液压支架的现状

1．2．2 国内液压支架的现状

1．3 本课题的确立、研究意义及研究路线

1．3．1 本课题的提出

1．3．2 本课题研究意义

1．3．3 本课题研究路线

1．4 本课题研究内容及关键问题

1．4．1 本课题研究内容

1．4．2 本课题研究的关键问题

1．5 本章小结

第2章 整体顶梁液压支架的结构设计

2．1 支架的结构组成

2．2 支架的整体参数的确定

2．3 支架主要零部件的设计

2．3．1 推移调向机构的设计

2．3．2 顶梁的设计

2．3．3 前伸梁的设计

2．4 本章小结

第3章 整体顶梁液压支架三维参数化设计

3．1 三维实体建模软件的选用

3．2 液压支架主要零部件的三维建模

3．3 支架的虚拟装配

3．4 本章小结

第4章 整体顶梁液压支架关键结构件的有限元分析

4．1 支架强度试验

4．2 SolidWorks Simulation概述

4．3 有限元分析前处理

4．3．1 简化几何模型

4．3．2 材料的选择

4．3．3 接触设置

4．3．4 约束设置

4．3．5 施加载荷

4．3．6 网格的创建

4．4 对顶梁及前伸梁进行有限元分析

4．4．1 顶梁及前伸梁受集中载荷时进行有限元分析

4．4．2 顶梁及前伸梁两端加载时进行有限元分析

4．4．3 顶梁及前伸梁在扭转情况下进行有限元分析

4．5 本章小结

第5章 整体顶梁液压支架的虚拟设计

5．1 SolidWorks MotionManager及PhotoWorks简介

5．2 SolidWorks MotionManager实现虚拟设计的方法

5．3 整体顶梁液压支架虚拟设计的实现

5．3．1 推移调向机构装配过程的虚拟设计

5．3．2 整体顶梁液压支架工作原理的虚拟设计

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的论文和科研成果