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液压支架作为采煤工作面的主要支护设备,是煤矿安全生产和高产高效的重要保证。传统的设计模式导致产品更新速度缓慢,产品技术的创新性不足。随着我国倡导能源节约型和环境友好型生产模式,液压支架的设计也要逐步向绿色化设计转变。利用计算机虚拟样机技术,建立数字化样机模型,进行各种工况的仿真模拟,可以有效的弥补传统设计的不足之处,并在此基础上缩减设计周期,节约成本,建立健全液压支架的设计系统。
本文首先从液压支架国内外研究现状和发展趋势出发,针对支架传统设计中存在的各种问题,将虚拟样机技术和支架的设计相结合,利用Pro/E建立了液压支架的3D模型,并进行了虚拟装配和运动干涉检查以及运动学分析。
其次,将3D模型导入到ADAMS中,建立支架的多体动力学模型,对液压支架四连杆几何参数进行测量,验证模型的合理性。
最后,利用ABAQUS软件,对支架顶梁偏载、顶梁扭转和底座扭转三种危险工况进行了虚拟加载试验,得出支架的各部件应力云图和位移云图,找出支架的受力变形规律和危险部位,进行优化;在有限元模型的基础上建立结构动力学模型,对支架的整机进行了模态分析,提取支架的固有频率,以免和周围环境产生共振,破坏支架的结构。
本研究结果对支架的实际设计生产具有一定地参考价值,通过与其他技术手段配合应用,可以完善支架设计体系,为提高液压支架的性能具有重要的指导意义。