【摘 要】
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液压支架是综采工作面非常重要的设备,其动态可靠性对煤矿安全生产有重要影响。液压支架试验台是检验出厂液压支架的设备,近些年来,随着8米以上大采高液压支架的应用,研发更大吨位的液压支架试验台是亟待解决的问题。本文结合国内外液压支架试验台研究现状,以“50000k N液压支架试验台动力学分析与可靠性优化设计”项目为依托,基于虚拟样机技术,刚柔耦合多体动力学、疲劳累积损伤及灰色关联等理论,针对偏载工况下液
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液压支架是综采工作面非常重要的设备,其动态可靠性对煤矿安全生产有重要影响。液压支架试验台是检验出厂液压支架的设备,近些年来,随着8米以上大采高液压支架的应用,研发更大吨位的液压支架试验台是亟待解决的问题。本文结合国内外液压支架试验台研究现状,以“50000k N液压支架试验台动力学分析与可靠性优化设计”项目为依托,基于虚拟样机技术,刚柔耦合多体动力学、疲劳累积损伤及灰色关联等理论,针对偏载工况下液压支架试验台强度及疲劳寿命展开研究如下:首先,根据液压支架偏载工况对试验台活动梁系统进行受力分析,确定内外加载方式下,靠近垫块一侧的两个插销受力情况更加恶劣。通过CREO分别构建液压支架及其试验台三维实体模型,通过ANSYS构建活动梁、插销及立柱的柔性件,在ADAMS中搭建内外加载液压支架试验台刚柔耦合系统,分析内外加载方式对试验台结构强度的影响,仿真结果验证了靠近垫块一侧的两个插销受力更为恶劣,在外加载方式下活动梁强度不足,同时发现外加载方式对试验台强度考验更大。然后,针对活动梁强度不足的问题,通过正交试验分析活动梁加强筋板厚度、长度、位置等因素对其重量和所受最大应力的影响。运用熵权法计算应力最大值和活动梁筋板重量的权重系数,根据灰色关联理论选出最佳优化组合,优化后活动梁应力最大值减少97.54MPa,重量减轻510.25kg。基于正交试验和灰色关联等理论为液压支架试验台优化设计提供了一种思路。最后,对优化后的试验台进行疲劳寿命分析,通过NSOFT疲劳寿命计算,分别得到了偏载强度试验和耐久性试验中活动梁、插销及立柱的最低疲劳寿命、疲劳损伤和疲劳寿命云图。研究表明:在偏载强度试验中,活动梁疲劳寿命较低,损坏发生在活动梁T型槽钢与垫块接触位置,通过替换T型槽钢,可有效提高试验台活动梁使用寿命。该论文有图75幅,表20个,参考文献67篇。
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