液压支架作为综采工作面的核心设备,是实现综合自动化、智能化开采的关键,随着采高和工作面长度不断提升,支架受载更为恶劣,其可靠性水平直接影响综采工作面的高效、安全生产。以往大多基于内加载方式对支架可靠性问题进行研究,从相似性角度分析,外加载试验更贴近支架实际工作状态,因此,从外加载角度对大采高支架进行可靠性研究具有重要的理论意义和工程应用价值。以ZY29000/45/100D型液压支架为工程对象,依据《煤矿用液压支架第一部分:通用技术条件》GB25974.1-2010规定的偏载工况,融合Creo、ANSYS和ADAMS软件及项目组设计的50000KN液压支架试验台,建立基于外加载条件的液压支架及试验台刚柔耦合动力学仿真模型,对支架进行结构可靠性分析;基于正交试验对顶梁进行可靠性评估,分析不同结构参数对其可靠性的影响程度及趋势,同时建立BP、PSO-BP和改进的PSO-BP三种神经网络模型预测顶梁的可靠度,并对预测效果进行讨论。结果表明:支架处于高位时,其承载合力最大,底座前端比压最小,支撑性能更优;支架从10m下降到4.8m过程中,梁端距变化量262mm,轨迹呈双扭线特点,掩护梁背角和后连杆位姿角的变化极限值均处于合理范围,保证支架极限位姿状态下能够可靠工作;整架受力呈区域性分布,其中应力最大值达996MPa,出现在顶梁垫块侧柱窝上方横筋板处,超出材料屈服极限,局部结构改进后,应力和变形分别降低435MPa和0.6mm,强度、刚度得到提升,其它构件的应力主要集中在销孔、主筋板和盖板上,最大值为427.12MPa,满足强度要求;变形主要集中在销轴铰接孔附近,按掩护梁、顶梁、前后连杆、底座和销轴的次序减小,最大变形4.04mm,出现在掩护梁尾部铰接孔附近,满足刚度要求;各结构参数在规定范围变化时,对顶梁可靠度影响程度由高到低的因素依次为外主筋板厚度、柱窝上方厚横筋板厚度、顶梁上盖板厚度、柱窝上方薄横筋板厚度和主筋板销孔直径,且可靠度随各板厚度增加呈正相关变化,但变化幅度依次减小,随主筋板销孔直径增加变化平稳并有下降趋势;BP、PSO-BP和改进的PSO-BP三种预测模型的回归系数分别为0.80667、0.86696和0.98525,迭代次数分别为12、8和6次,绝对误差最大值分别为0.0407、0.0307和0.0096,波动量分别为0.0118、0.0141和0.0008,相对误差最大值分别为5.14%、3.52%和1.17%,波动量分别为2.13%、1.74%和0.0741%,因此,改进的PSO-BP模型预测精度显著提升,且迭代速度和稳定性同步增强,相比传统可靠性评估方法更加简单高效,对大型工矿设备关键部件可靠度预测具有一定指导与应用价值。该论文有图76幅,表20个,参考文献91篇。