整体顶梁组合滑移液压支架有限元分析

摘要

本文在综述国内外液压支架研究现状和发展趋势的基础上，针对国内外将研究重心放在重型、高强、智能方面而忽略了量大面广的轻型液压支架的研究这一问题，提出了研究滑移液压支架的必要性。针对滑移液压支架易出现的头重脚轻，挤架、倒架问题，提出了研究整体顶梁组合滑移液压支架的必要性。
　　 本文所采用的支架研发流程如下：图纸设计→理论强度校核→建立虚拟样机→有限元分析→设计修改→再次有限元分析→物理样机试验，相较于传统的研发流程：图纸设计→理论强度校核→物理样机试验→设计修改→再次物理样机试验，这种研发流程提高了支架一次性设计成功率，提高了产品质量，缩短了设计周期，节约了设计成本。
　　 以ZH1600/16/24Z(A)型整体顶梁组合滑移液压支架为例，在图纸设计、理论强度校核的基础上，重点利用有限元技术对支架顶梁和立柱强度进行分析。
　　 利用材料力学的方法对顶梁和立柱进行理论强度校核，在校核符合设计要求的基础上，利用有限元技术对支架在不同工况下的强度进行分析。利用CATIA软件建立ZH1600/16/24Z(A)型整体顶梁组合滑移液压支架的虚拟样机模型，并对其进行干涉检查；利用Hy perMesh软件对三维模型进行几何清理并划分网格；在ABAQUS中定义材料属性、边界条件并施加载荷，得到不同工况下顶梁的应力云图和位移云图，得到顶梁易受破坏的部位，为支架的设计和分析提供理论参考。对立柱进行有限元强度分析及虚拟强度型式试验，结合理论强度校核结果得知立柱设计过于保守，提出相应改进方案，并对改进后的立柱再次进行有限元分析和虚拟强度型式试验,试验结果表明改进后的设计方案可行。
　　 虚拟样机技术和有限元技术应用于液压支架的研究是一项复杂的、长期的工作，本文在这方面的研究也仅仅是初级的探索性的研究。