ZY4000型液压支架设计及有限元分析

摘要

综合机械化采煤是煤炭工业加速发展，大幅提高煤碳产能，实现煤炭工业现代化发展战略的关键措施，不但生产效率高、产量大、生产成本低廉，而且能减轻工作人员的劳动强度，是煤炭工业技术的发展方向。液压支架是综合机械化采煤设备中最重要的设备之一，它在综合机械化采煤中起到支护顶板、推移采煤机和刮板输送机的作用，其安全性与可靠性直接影响综采工作面的安全。本文根据赵家梁煤矿5-2号煤层的顶板条件，进行ZY4000型掩护式液压支架的开发设计以及有限元仿真分析与优化技术研究，为提高液压支架综合性能与结构改进优化提供参考。
　　总结了液压支架的工作原理、类型及结构特点，分析了集中外载荷作用下的液压支架整架受力状况。采用现代液压支架设计技术，确定了液压支架架型选择、四连杆机构设计方法以及液压支架部件的结构类型，完成了ZY4000型掩护式液压支架的开发设计。
　　利用PRO/E三维设计软件，建立了液压支架顶梁、底座及掩护梁等关键部件的三维实体模型，结合支架在实际工况下的工作高度，完成了液压支架三维实体装配模型，运用三维设计软件对其进行了干涉检查，避免了液压支架各部件在工作时不会出现干涉问题。
　　结合有限元分析理论，将液压支架三维实体模型导入ANSYS有限元分析软件，设定了边界条件、材料相关参数及外载荷大小，然后在四种不同工况条件下对支架整体及部件进行了有限元静力分析，获得了ZY4000型液压支架整架及其关键部件应力和位移的变化规律，对支架中应力集中和位移较大的部位进行了结构优化改进，分析结果表明顶梁、掩护梁和底座的强度、刚度很好地满足了设计的要求，同时通过结构改进优化减轻了液压支架整架重量，为企业ZY4000型掩护式液压支架整体优化设计提供了依据。
　　本论文通过对ZY4000型掩护式液压支架整体设计及其ANSYS有限元分析优化方法进行了较为系统的研究，为液压支架的设计与分析优化提供了参考，代替了以往只能通过实际工程试验进行产品性能验证的局限性，为液压支架的结构改进与优化，提高液压支架的性能与质量具有一定的指导作用。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景及意义

1.2液压支架国内外现状及发展趋势

1.3液压支架设计方法及流程

1.4课题研究的主要内容及技术路线

2 液压支架工作原理及载荷分析

2.1液压支架概念及工作原理

2.2液压支架的组成及分类

2.3液压支架的基本参数

2.4液压支架受力分析

2.5本章小结

3 液压支架设计与三维模型建立

3.1液压支架的选型原则

3.2液压支架四连杆机构设计

3.3液压支架参数的确定

3.4液压支架主要部件结构设计

3.5 液压支架三维建模

3.6本章小结

4液压支架有限元应力与变形位移分析

4.1计算机辅助工程分析（CAE）概述

4.2有限元法概述

4.3有限元软件的选择

4.4制定分析方案

4.5液压支架在四种不同工况下进行有限元分析

4.6液压支架结构改进

4.7本章小结

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

研究生期间发表论文