以ZY12000/20/40型液压支架掩护梁为研究对象;首先,采用Creo软件建立其三维模型,导入ABAQUS软件并依据两种恶劣工况对掩护梁结构强度进行分析,然后,根据计算结果提出了掩护梁的优化方案,优化后掩护梁计算分析表明优化后掩护梁最大应力降低84 MPa,有效提高了掩护梁的可靠性以及使用寿命。

以ZY17500型大采高液压支架关键部件为研究对象,基于ANSYS Workbench分析其在恶劣工况下结构强度。计算结果显示,液压支架的顶梁与底座最大应力均未超过材料的屈服强度,但结构中存在应力集中的点,根据实际结构提出了针对液压支架结构设计的两项改进建议,为大采高液压支架结构的设计与优化提供理论参考。

针对小半径曲线段上出现过超高与欠超高的现象,提出一种能够自动调节超高值的液压杆式轨枕,对轨枕的结构组成和工作原理作简要说明。基于有限元法建立轨枕及下部结构的三维模型,在此基础上,分析在列车荷载作用下,轨枕及下部装置在不同外轨超高状态下的结构强度,同时对比铰接件垫板面积、铰接件宽度、导向块长度和外轨支承钢块厚度等参数对轨枕及下部装置的结构强度的影响规律。研究结果表明:在承受垂向、纵向、横向荷载且轨枕外轨超高在150 mm以内时,轨枕及下部结构强度均符合材料强度要求;增加垫板面积能够降低铰接件和外轨处钢枕部位承受的最大压应力;增加导向块长度能降低导向块所承受的最大拉应力和最大压应力;铰接件宽度的增大不利于增加铰接件处的强度;支承钢块的厚度可适当减少来降低轨枕及下部装置整体重心。

基于液压支架的结构组成,分别构建液压支架顶梁的三维模型和有限元模型,并以此为基础,通过ANSYS有限元分析软件,从顶梁端载试验、顶梁偏载试验、顶梁扭转试验以及顶梁集中载荷试验四个角度对液压支架顶梁强度进行有限元分析,进而指出当前液压支架顶梁结构中存在的不足,提出针对性改进方案,最后将改进方案应用于工程实践,检验改进方案的有效性。

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。

针对液压支架掩护梁出现变形与断裂的问题,借助ANSYS有限元仿真分析软件,开展了掩护梁强度分析工作。结果表明,掩护梁上盖板存在应力集中、应力数值高于材料屈服强度,是其出现变形或者断裂问题的主要原因。之后通过加厚掩护梁的盖板和筋板、减小侧板与侧护板厚度的方法完成了改进,结果表明,掩护梁应力集中数值为362.15MPa,低于掩护梁结构材料的屈服强度690MPa,改进效果显著。

针对液压支架顶梁经常出现变形或开裂的现状,借助ANSYS有限元仿真分析软件,完成了顶梁强度分析工作。结果表明,顶梁工作时存在较大的应力集中情况,最大应力超出材料屈服强度是其出现变形或破坏的主要原因。之后通过将顶梁的筋板、侧板及护板加厚到30mm,顶梁前端盖板厚度减小到20mm的方法完成了顶梁改设计。结果表明,改进顶梁的最大应力降低至了338.64MPa,低于材料屈服强度,大大提高了液压支架顶梁工作的可靠性。

基于液压支架的基本箱型结构,以ZY6400/21/45型液压支架为例,基于现有液压支架的结构特点,提出三种不同的掩护梁结构优化方案,并分别构建液压支架三维立体模型,以此为基础实施液压支架掩护梁强度有限元分析,确认三种优化方案的有效性,并将优化方案应用于实践,以期能够提升ZY6400/21/45型液压支架掩护梁强度性能。

基于ZY6400/21/45型液压支架掩护梁结构存在的受力薄弱点,合理提出三种液压支架掩护梁优化方案,并在验证各优化方案有效性的基础上,分别开展有限元分析验证,由此获取最佳优化方案,最后将最佳优化方案应用于工程实践。

针对国家“双碳”政策和斜轴式轴向柱塞马达轻量化的需求问题,以柱塞马达的壳体为研究对象,从材料和结构方面出发,提出了一种结合动态特性分析、强度分析、拓扑优化等的柱塞马达壳体轻量化设计方法。首先,利用AMESim对斜轴式轴向柱塞马达进行了动态特性分析,获取了斜轴式轴向柱塞马达的内部压力载荷激励,并将其作为马达壳体受力分析的边界条件;然后,选取铝合金ZL205A作为壳体的轻质材料,应用ABAQUS对轻质材料的壳体进行了强度分析,并验证了其可行性;利用ABAQUS的TOSCA优化模块,对壳体进行了无参拓扑优化分析;最后,根据优化迭代的最佳材料分布图,对模型进行了结构改进,并对其进行了强度分析验证。研究结果表明:在满足马达壳体结构设计要求的情况下,马达壳体质量由9.07 kg降低至3.38 kg,马达壳体质量相比优化前减小了62.7%;通过优化前后的结果对...