液压支架顶梁后部的屋檐结构直接受到顶板岩石各种载荷作用,受自身结构影响和高应力作用经常发生损坏,为解决此问题,建立不同屋檐结构和不同撑板厚度模型,并采用有限元分析法,对不同情况下屋檐结构变形进行了分析。结果表明,撑板加立肋的屋檐结构抗压性能最好,撑板厚度对屋檐结构变形量影响较小,当厚度超过20 mm后,屋檐结构的变形量降幅较小,综合考虑,建议选择撑板厚度为20 mm。

以ZY9000/22/55D型大采高综采液压支架作为研究分析对象,利用ANSYS Workbench有限元数值分析软件对该液压支架在不同工况条件下主要构件受力情况进行模拟分析,得到液压支架受力状态下应力分布和位移变化云图,根据其应力变化规律,对受力较小的液压支架掩护梁进行尺寸和拓扑优化,使液压支架的整体结构应力重新分布。通过对优化后液压支架在不同工况下受力情况进行分析,验证优化后的液压支架各构件受力更加均衡合理,支架整体强度和承载能力得到明显改善,证明该优化改进方法合理有效,提高了支架整体支护的安全性。

针对矿用液压支架掩护梁在使用过程中出现的变形、开裂情况,建立掩护梁仿真模型进行极限工况下的扭转加载和偏心加载,通过有限元分析其最大应力及最大受力位置,结合掩护梁结构提出成本低、可行性高的改造方案,通过对模拟改造后的掩护梁再次进行极限工况下的加载得出最大应力,得到有效降低并远离掩护梁的屈服强度极限,受力更加均匀,液压支架的整体结构稳定性和掩护梁的支撑强度得到更大保障。