液压支架强度可靠性优化设计方法研究

在一般运行工况下，在液压支架主要部件当中，以掩护梁的受力水平最大。同时，在顶梁承受偏载工况的条件下，掩护梁的受力情况最为恶劣，因此掩护梁上会出现应力极限值的情况。在对液压支架强度可靠性进行优化设计的过程中，其可靠性需要通过引入疲劳寿命指标的方式进行测定。基于以上分析，在对有关掩护梁强度可靠性优化设计时，需要以最大应力约束以及疲劳寿命为假设条件，展开有限元分析，根据分析，设定出合理的可靠性优化设计方案，达到优化液压支架运行能效的目的

1基于最大应力约束的强度可靠性优化设计

1.1优化变量设定

在对液压支架掩护梁结构进行优化的阶段中，液压支架中的主要参数以及空间尺寸已经基本完成设计，为恒定状态。因此，设计变量可以选取支架主要部件所对应的钢板厚度，同时可在有限元优化中对其初始值进行定义。假定对于液压支架掩护梁而言，3个板厚分别定义为T1，T2，T3，均为设计变量，T1取值为25.0mm，为掩护梁竖筋板板厚，T2取值为25.0mm，为掩护梁上顶板板厚，T3取值为25.0mm，为掩护梁下腹板板厚。该状态下掩护梁整体质量为3345.0g。

1.2有限元优化分析

在有限元分析过程当中，选择掩护梁受力条件最为恶劣的偏载工况作为加载方式。在此工况下，整个液压支架的实验高度取值为2400.0mm。应力极限值在460.0MPa范围内，因此可设定掩护梁重量最小作为强度可靠性优化设计的基本目标。同时，遵循现行国家标准，将设计变量的增长步长设置为5.0mm。同时，对于液压支架而言，厚度在15.0mm以下的板材较为单薄，与液压支架其他组件结构无法相互配合，因此缺乏实际意义，故而在可靠性优化设计分析中，按照下表方式选择板厚，计算相应的组合方案。