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1、·机械研究与应用·2015年第3期(第28卷,总第137期)摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇研究与分析*基于ANSYS的大采高液压支架的优化分析徐贵旭(山西轻工职业技术学院,山西太原摇030000)摘摇要:利用有限元分析软件ANSYS对大采高液压支架在顶梁受扭转载荷且底座两端受载的工况进行分析,发现在该载荷下大采高液压支架顶梁和底座应力分布较为严重,其中最大应力发生在大采高液压支架顶梁与垫块连接处。因此,对该处进行结构优化,再次分析后发现,大采高液压支架应力分布基本不变,但是最大应力却得到显著降低,这为后续
2、大采高液压支架的设计奠定了基础。关键词:大采高液压支架;顶梁;结构优化;ANSYS;底座中图分类号:TD355.4摇摇摇摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇摇摇文章编号:1007-4414(2015)03-0009-02OptimizationAnalysisofLargeMiningHeightHydraulicSupportBasedontheANSYSXUGui-xu(ShanxiLightIndustryVocationalTechnicalCollege,TaiyuanShanxi030000,China)A
3、bstract:Inthispaper,thelargeminingheighthydraulicsupportundertheconditionthattorsionloadonitstopbeamandloadonbothendsofthebaseisanalyzedbyusingtheANSYSsoftware.Itisshownthatthestressdistributionwasseriousonthetopbeamandthebaseofthelargeminingheighthydraulics
4、upport,andthemaximumstressoccursintheconnectionoftopbeamandtheblocklargeintheminingheighthydraulicsupport.Thenstructuraloptimizationforsupportdesignisproposed,itisfoundthatthestressdistributionofthelargeminingheighthydraulicsupportwasbasicallythesame,butthem
5、aximumstresshasbeensignificantlyreduced,whichlaidthefoundationforthesubsequentdesignoflargeminingheighthydraulicsup鄄port.Keywords:largeminingheighthydraulicsupport;topbeam;structureoptimization;ANSYS;base0摇引摇言大采高综采作为一种对厚煤层进行一次采全高的综合机械化开采技术,生产效率高,安全性能好。而大采高液压
6、支架的发展严重制约着大采高综采技术的发展。大采高液压支架是一种利用液压机构对工作顶板进行支撑并与采煤机相互配合使用的支护图1摇大采高液压支架顶梁摇图2摇大采高液压支架底座设备。因此大采高液压支架的设计至关重要。利用扭转载荷两端加载有限元的方法可对大采高液压支架的不同工况进行受力分析,可大大的节约成本,同时也为大采高液压1.2摇材料特性的确定和单元类型的选择[1]支架的设计提供强有力的理论依据。大采高液压支架主要材料是由Q690和Q550组1摇大采高液压支架的有限元分析[3]成,其材料属性如表1所列。1.1摇大采
7、高液压支架力学模型的建立利用有限元进行分析计算的过程中,模型的建立表1摇材料属性直接关系到计算结果的正确性和准确性。因此,在对弹性模量(MPa)泊松比液压支架进行建模前应对其力学模型进行简化。笔2.04E50.3者主要分析大采高液压支架受顶梁扭转载荷且底座[2]两端受载的工况,其力学模型如图1、2所示。笔者对大采高液压支架的三维模型进行力学分其中顶梁上垫块a=150mm,高度h=50mm,d=析,因此应该选用三维实体单位作为其单元类型。50mm,c=300mm。底座上垫块宽度a=150mm,厚ANSYS软件中常
8、用的三维实体单元有Solid45,Sol鄄度h=50mm,d=50mm。该工况下大采高液压支架id85,Solid95等。笔者选用较为常用的Solid45单元。的高度为5200mm。*收稿日期:2015-04-01作者简介:徐贵旭(1987-),男,山西大同人,硕士研究生,主要从事机械教学方面的工作。·9·研究与分析摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2015年第3期(第28卷,总第1
