【摘 要】
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近年来,随着一次采全高高度的不断增加,大采高液压支架的应用越来越广泛,其高架低位工况下,顶板破碎、冒落矸石落入支架掩护梁上的现象常有发生,加大了支架工作时的受载,导致大采高支架掩护梁在使用过程中产生变形、开裂等情况,威胁作业人员的生命安全、影响综采工作面开采效率。为研究ZY29000/45/100D型液压支架掩护梁在低位工作时的受力状态,结合液压支架的工作原理,建立符合实际工况的液压支架掩护梁受力
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近年来,随着一次采全高高度的不断增加,大采高液压支架的应用越来越广泛,其高架低位工况下,顶板破碎、冒落矸石落入支架掩护梁上的现象常有发生,加大了支架工作时的受载,导致大采高支架掩护梁在使用过程中产生变形、开裂等情况,威胁作业人员的生命安全、影响综采工作面开采效率。为研究ZY29000/45/100D型液压支架掩护梁在低位工作时的受力状态,结合液压支架的工作原理,建立符合实际工况的液压支架掩护梁受力模型,分析得到6300mm以下为该支架的非合理工作高度范围。基于兖矿东华重工有限公司Q/YKZ 0102-2018企业标准确定掩护梁外加载仿真工况,使用机液联合仿真的方法对低位工况下的支架掩护梁进行外加载仿真及疲劳寿命分析。首先使用Creo软件完成支架的三维实体建模,通过ANSYS前处理模块对支架掩护梁、顶梁、前后连杆以及底座部件进行柔性化处理,将立柱、平衡千斤顶、加载试验台和各销轴作为刚性体处理;使用ADAMS和AMESim软件建立大采高液压支架的刚-柔耦合机液联合外加载仿真模型;使用NSoft软件对掩护梁进行疲劳寿命分析。结果表明,该支架4800mm低位工作时,导致掩护梁背角过低,承受较大外力,掩护梁和顶梁受较大应力集中,其中掩护梁的最大应力444.3MPa,位于加载垫块、盖板和主筋的交点处,未超过材料的许用应力460MPa,安全系数为1.55,掩护梁最大变形为5.4mm,位于掩护梁与顶梁的左侧铰接孔附近,未超过材料许可的弹性变形;顶梁、前后连杆和底座部件的最大应力和最大变形均未超过材料的许用应力和弹性变形;掩护梁最小疲劳寿命为97368次应力循环;为提高掩护梁安全系数、减少应力集中对其疲劳寿命的影响,对掩护梁进行了结构改进,改进后的掩护梁在4800mm高度下工作时应力降低了95MPa,安全系数提高至1.97,疲劳寿命提高至6.5958E6次应力循环。在6300mm高度工作时,对其仿真得到掩护梁应力为287.2MPa,安全系数为2.4,疲劳寿命为1.13596E7次应力循环。该结论表明,该支架在低于6300mm工作时会影响掩护梁受力状态从而影响其疲劳寿命,在改进掩护梁结构的同时也应该尽量避免该支架在6300mm以下高度工作。本课题研究结论为大采高液压支架及其掩护梁的优化设计提供理论基础。该论文有图83幅,表8个,参考文献73篇。
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