根据煤矿液压支架顶梁结构特点,合理提出三种液压支架顶梁优化方案,通过有限元分析方法,分析液压支架顶梁在扭转载荷和偏心载荷两种工况下优化前与优化后强度性能,从中获取最佳优化方案,并将此方案应用于工程实践,检验有效性和实用价值。

主要对液压支架的结构进行应力分析,在此基础上对现有液压支架设计的薄弱环节进行了展示并提出了设计优化方向。利用有限元的方法可以处理传统力学方法不能处理的结构强度问题,使结果更加安全可靠。

以ZY4000/13/28型液压支架为例,分析支架顶梁在偏载、扭转工况下的受力情况,优化顶梁的结构,消除顶梁的危险点,在保证顶梁结构强度的情况下减轻顶梁的质量,减少焊接量。借助有限元分析软件,分析顶梁的应力、变形,优化了顶梁的主肋/横肋分布、盖板等。通过优化设计,降低了顶梁结构折弯件处的应力值,同时顶梁部装的质量减轻了133.72 kg,达到了优化目标。

当顶板煤层对液压支架来压时,顶板压力通过立柱传递到底座柱窝,易造成底座柱窝破裂、损坏。针对这类问题,分析了液压支架整体的受力情况,基于赫兹接触模型推导了立柱缸底、底座柱窝接触面的最大接触应力公式,得到了柱窝接触应力、接触半径分别与压力的变化关系。建立了液压支架底座模型,经过有限元仿真计算,得到了液压支架底座柱窝应力云图,得到了在立柱不同受压情况下底座柱窝的最大应力值,为液压支架底座柱窝的结构优化设计提供一定的理论依据。

液压拉伸器被广泛应用于轴流压缩机转子螺栓的预紧安装。受螺纹变形、表面粗糙度的影响,螺栓的有效预紧力会小于初始预紧力。有效预紧力与初始预紧力的比值,即有效拉伸系数,是确定液压拉伸器安装油压的重要指标。本文以轴流压缩机转子液压拉伸螺栓为研究对象,分别采用理论与有限元方法,对其有效拉伸系数进行计算,并根据试验结果证明了有限元方法的准确度。此外,提出了几种提高预紧力系数的方法,并通过有限元法方法证明,在不变更螺栓公称直径及法兰厚度前提下,采用双头螺柱贯穿式螺栓、减小通孔直径、缩小拉伸器支脚与螺母间隙,可将有效拉伸系数提升约19.5%。

为提高油田修井作业效率,降低工人劳动强度,针对修井作业需求和管柱的对中性要求,提出一种修井自动液压钳设计方案。对液压钳的极限工况和事故工况进行有限元分析,结果表明:结构刚度和强度均满足设计要求,高应力区主要分布于导轨连接板以及导轨与导轨托板的焊缝处。基于ADAMS研究液压钳的多体动力学特性,着重分析拉簧对钳头和液压缸的动力学性能的影响,结果表明:在钳头与安装架之间增加拉簧可有效降低液压缸所受的冲击载荷和冲击次数,提高工作寿命。

以ZC14400-16-31新型垂直导柱式固体充填液压支架为依据,利用SolidWorks根据支架参数绘制三维实体模型,参考行业标准许可的工况,结合充填液压支架加载校核研究现状,确定了4种支架加载工况,利用SolidWorks Simulation进行静力学仿真。结果显示:液压支架的主体结构应力均小于材料的许用应力,同时确定了顶梁、底座、导柱最大应力和最大变形的位置,为垂直导柱式固体充填液压支架的进一步优化提供参考建议。

为掌握液压支架在使用过程中的结构性能情况,保证液压支架的支撑安全性。采用有限元分析方法,开展了ZY9200型液压支架在顶梁扭转载荷与底座两端载荷工况、顶梁偏心载荷与底座两端载荷工况等条件下的结构应力、结构位移变化分析研究,掌... 展开更多

为进一步掌握ZY18000/32/70D型液压支架伸缩杆立柱的结构性能,提高结构安全性,采用有限元分析方法,从伸缩杆立柱的应力、变形量等方面开展了其结构性能分析研究,得出:伸缩杆立柱的前缸、中缸等部位是整个结构的薄弱部位,掌握其结构各部件的变化规律。为此,从材料属性、结构改进设计等方面提出了伸缩杆立柱的优化改进措施,这对指导伸缩杆立柱的进一步优化提供了理论参考依据。

以一种新型10MN液压机为例,利用UG和ANSYS软件建立简化的液压机有限元模型,分别对机身结构、上横梁、下横梁进行静力学分析。根据应力以及变形分布规律,验证了10MN液压机在满吨位工况下的合理性。在满足液压机机身强度和刚度的基础上对液压机增加压力,仿真得到该液压机最大允许工作压力为12MN,并对该工况下的上、下横梁的结构进行优化设计,获得最优参数并实现轻量化设计目标。