针对机械系统优化中因设计变量耦合关联导致的优化结果可靠性问题,提出了基于加权满意度的耦合关联机械系统多目标协同优化方法。建立机械系统设计变量耦合关联模型,采用最大-最小满意度函数法,并考虑各子目标的相对权重,建立基于权重加权和的多目标协同优化评价函数,将多目标优化问题转变为单目标优化问题。以掩护式液压支架四连杆机构-结构多目标协同优化为对象的应用表明,提出的方法简化了耦合关联机械系统多目标优化求解的复杂度,而且提高了优化结果的可靠性。

依托斜沟矿18205大采高工作面预掘回撤通道支护设计工程实际,结合矿井18503工作面撤面后井下留有ZY7600/23/47型支撑掩护式支架的有利条件,构建了“锚-索-网联合支护+掩护式液压支架”支承的新型耦合回撤巷道支护方式。依据现场钻孔窥视与巷道表面位移监测结果,在新型支护参数条件下,耦合支护系统对回撤通道围岩稳定产生了积极的控制作用,确保了工作面接替。

近年来大采高采煤技术在工作面得到了广泛使用。经过分析大采高工艺的特点及其适用条件,并对其开采过程中容易引发的煤壁片帮问题、支架倾倒滑倒问题进行处理。通过对比放顶煤采煤法及分层开采与大采高采煤之间的优缺点,使煤矿企业更方便去选用符合本煤矿生产方式的开采工艺,提高煤炭资源的开采效率。

基于掩护式液压支架结构特征,构建掩护式液压支架有限元分析模型,并以此为基础实施掩护式液压支架顶梁底座两端集中载荷仿真分析,根据分析结果确认掩护式液压支架结构受力薄弱点,提出结构优化方案,并将此方案应用于工程实践,保障结构优化方案的有效性。

以ZY9000/22/45D型掩护式液压支架掩护梁为研究对象,用SolidWorks建模,利用有限元分析软件ANSYS Workbench针对掩护梁在具体工况下的分析,得出应力云图与位移云图,找到其应力应变的规律。对受力不大的掩护梁进行尺寸优化,使支架的结构更加合理。对优化后的结构进行工况分析,验证了改进之后的液压支架整体及部件所受的应力相比于之前有所改善,证明改进方法可行,提高了安全性。

平面连杆机构是由若干个刚性构件用平面低副连接构成的机构，广泛应用于各种机械设备中。煤矿井下工作面的主要支护设备如：掩护式液压支架、支承掩护式液压支架和中位放顶煤液压支架的结构都是用前、后连杆、掩护梁与底座相连接，加上顶梁和立柱等，构成一个平面连杆机构的。图1和图2所示为两种常用液压支架结构图。

应用试验的方法对综合机械化开采工作面应用广泛的掩护式支架进行了分析，根据支架应力及矿压分布情况，得出了一些有益的结论。对综采生产的适应性、完善和优化综采支架架型和配套设备、提高支架的可靠性等方面具有重要意义。

1 概述 徐州矿务集团机械厂是制造和修理煤矿井下综采工作面用液压支架的专业厂，制造液压支架～500架/a，大修液压支架～1000架／a。徐州矿务集团所使用的液压支架主要是掩护式液压支架和放顶煤液压支架，其中以两柱掩护式液压支架使用较为普遍。在大修液压支架过程中，对液压支架立柱、液压千斤顶等进行解体检查修复后，需做相应的耐压和灵活性试验。