液压胀接力是影响衬里复合管液压成型质量的关键参数。根据实验数据建立了两种316L衬管材料的多线性强化的有限元模型,基于Tresca屈服准则,开展了衬里复合管在液压成型过程中极限胀接压力范围、胀接压力与紧密度关系的研究,并将有限元计算结果和解析解计算结果进行了对比。结果表明,当满足成型条件时,选择硬化强度较低的衬管材料,可以增大胀接力范围和紧密度区间,有利于制管胀接力的设计和控制;根据计算结果拟合了该成型条件下紧密度和胀接力的关系曲线,得出了两种材料的最小胀接力值分别为113.38 MPa和126.99 MPa。建立的材料多线性强化有限元模型可以准确地考虑衬管材料在胀接过程中的应变强化过程,为精确控制衬里复合管液胀成型参数提供了理论依据。

护帮销轴作为护帮和千斤顶的联接件,其强度决定了护帮能否正常伸展和收回。通过轴类零件理论校核分析,验证销轴的理论可行性,得到了较为合适的设计直径。基于Creo建立销轴的三维模型,并利用Workbench的静力学分析模块完成了对护帮销轴的有限元分析,得到了销轴的优化方案,提高了销轴的强度,实现了设计目标。

在液压支架当中箱体结构形式的推杆是一种应用较多的类型,但是对于薄煤层的生产开采而言,这种结构的适用性不强。引入了适用于薄煤层的实心推杆,这种结构可以很好地缓解薄煤层生产过程中对于推杆箱体在高度和强度方面的要求。通过计算校验了该结构的可行性,并将该种结构推杆应用在实际项目中。结果表明,该结构较为稳固,可以满足使用需求,取得了良好的效果,为大工作阻力薄煤层支架新结构推杆研究提供了参考。

以ZY6400/21/45型液压支架掩护梁为研究对象,利用ABAQUS软件构建掩护梁的静力学有限元模型,分析后发现,掩护梁存在明显的应力集中现象,最大应力达到了451 MPa。在此基础上,设计三种优化改进方案,再次利用ABAQUS软件对不同方案的受力情况进行分析,发现第三种方案的效果最好,其结构最大应力值降低到了398 MPa。此次改造在实践测试中取得较好的效果,显著降低了设备运行故障率。

柱帽是液压支架重要的受力点,对立柱起到固定作用,其与主筋、顶板的焊接性能将直接影响液压支架的整体可靠性。本文对ZY6800型液压支架进行仿真分析,分析在极限情况下支架柱帽的焊缝受力情况,探究网格尺寸对分析结果的影响,得到相对准确的网格尺寸定义。同时,基于workbench对柱帽一端有无加强筋的两种结构进行有限元分析,明确焊缝危险点,为后续结构优化提供参考。

液压支架在保障采煤安全方面发挥着不可替代的作用,底座是液压支架中重要的承力结构。以ZY7800/15/30D型液压支架为对象,在对其进行概述的基础上,利用Ansys软件对底座结构的受力情况进行分析后,发现存在应力集中现象,最大应力超过了材料的屈服强度。通过增加过桥钢板厚度、降低侧板和筋板厚度的方式对底座结构进行优化改进,使得结构的最大应力降低了58.28%。将改进后的底座应用到液压支架工程实践中,经现场应用后发现取得了很好的效果,使用寿命提升50%以上,为液压支架的稳定可靠运行提供了坚实的保障。

对常见的液压支架立柱类型进行分析研究,并以ZY12000/28/62D掩护式液压支架立柱为研究对象,介绍液压支架立柱的实际结构,以此为基础,构建液压支架立柱模型,最后通过ANSYS软件从结构强度、流固耦合两个角度对液压支架模型进行分析研究,从中探寻出最适用于液压支架立柱有限元分析的方法,并将此种方法运用于工程实践,确认研究结果的实践价值。

为改善液压启闭机机架结构的位移情况,文章设计一种基于ANSYS的液压启闭机机架结构拓扑优化方法。首先建立几何模型与有限元分析模型,然后对液压启闭机机架结构预应力状态模态分析,最后设定优化目标函数,完成液压启闭机机架结构拓扑优化。实验证明,此次研究的优化方法不仅改善了结构的位移情况,还降低了最大应力与结构自重。

以ZC9600/16/31型垂直导柱式充填液压支架为研究对象,采用Solidworks对液压支架进行实体建模设计,根据支架常见的试验情况和使用场景设计了6种工况进行模拟,运用ANSYS Workbench软件针对6种不同工况进行了有限元计算,结果表明:在参考行业标准许可的工况下,整架以及主要零部件危险位置的最大应力均低于材料许用强度,确定了应力最大和变形最大的位置,研究成果为垂直导柱式充填液压支架的优化设计提供了参考依据。

煤矿综采液压支架是控制采煤工作面矿山压力的大型核心装备,是现代采煤作业安全防护、作业空间扩大和采煤效率提高的关键,主要由液压件(立柱、千斤顶)、承载结构件(顶梁、掩护梁和底座等)、推移装置、控制系统和其他辅助装置组成,往往在极其恶劣复杂的矿井环境中服役,局部容易发生变形损伤、疲劳和腐蚀。对其关键部件进行失效分析及剩余寿命评估,是推动整机再制造和促进绿色循环经济发展的基本前提条件。对顶梁、底座、连杆、立柱等关键部件的失效形式及原因进行综述与分析,指出结构件的失效原因分析需要受到更多关注。总结支架寿命评估的研究现状,指出目前的研究集中在设计阶段的强度校核和寿命预估上,而关于服役了一段时间的支架的剩余寿命研究仍是空白。最后提出基于断裂力学利用有限元模拟进行剩余寿命评估的发展趋势。