《礦用液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)探究》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《礦用液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)探究(3頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、礦用液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)探究
礦用液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)探究
2018/09/19
液壓支架是煤炭綜采機(jī)械化設(shè)備中最關(guān)鍵的一種,它的設(shè)計(jì)與加工技術(shù)的研究進(jìn)展直接關(guān)系到煤礦開采進(jìn)展、開采效率,其價(jià)值占到綜采工作面設(shè)備總價(jià)值的多半以上,為此需要對(duì)液壓支架整體基于有限元理論建立液壓支架-土壤系統(tǒng)的承載變形模型和基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法建立液壓支架-土壤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
1.引言
國(guó)外學(xué)者對(duì)此開展了相應(yīng)的研究,GaoBZ等采用Monte
2、Carlo法確定不可測(cè)機(jī)械零件載荷譜。KatoY等采用理論編譜的方法,綜合考慮液壓支架在工作過程中的真實(shí)歷程及極限狀況,建立了滿足井下作業(yè)的液壓支架疲勞載荷譜。國(guó)內(nèi)武紅霞等采用APDL參數(shù)語言創(chuàng)建頂梁的概率分析文件,把載荷、材料性能作為服從正態(tài)分布的隨機(jī)變量,在PDS模塊中進(jìn)行了可靠性分析;陳曉鵬等基于VB和Pro/E對(duì)液壓支架進(jìn)行了載荷設(shè)計(jì)與實(shí)體建模;林忠明等從靜力學(xué)角度對(duì)大傾角條件下綜放開采液壓支架抗傾覆、滑移、扭斜穩(wěn)定進(jìn)行了分析;但是還沒有用基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法建立液壓支架-土壤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)研究。在實(shí)際工況中,土壤受液壓支架整機(jī)及上部載荷作用,其剛度直接影響著液壓支架的承載能
3、力,忽略土壤影響的整機(jī)模型偏不安全,國(guó)內(nèi)、外的研究都存在此不安全因素。因此本論文將基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法建立了液壓支架-土壤系統(tǒng)力學(xué)模型,并開展不同液壓介質(zhì)體積彈性模量、不同活塞有效面積對(duì)活柱最大退縮量的影響研究。同時(shí)考慮土壤環(huán)境而建立的液壓支架的承載變形模型和動(dòng)力學(xué)模型,通過改進(jìn)粒子群算法完成液壓支架優(yōu)化設(shè)計(jì)。這將對(duì)提高液壓支架工作性能、降低生產(chǎn)成本從而建立一種更具可靠性的液壓支架優(yōu)化模型以此提高液壓支架動(dòng)靜特性的分析精度將具有相對(duì)重要意義。
2.技術(shù)路線
第一,針對(duì)液壓支架的動(dòng)態(tài)性能嚴(yán)重影響采掘安全的情況,考慮土壤屬性對(duì)液壓支架系統(tǒng)的影響,將液壓缸等效為彈簧
4、、阻尼,將采用多體傳遞矩陣法建立液壓支架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,通過與有限元仿真值對(duì)比,驗(yàn)證理論模型的正確性,基于此模型會(huì)開展不同液壓介質(zhì)體積彈性模量、不同活塞有效面積對(duì)活柱最大退縮量的影響研究,會(huì)為提高采掘安全與指導(dǎo)液壓支架的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。第二,由于液壓支架質(zhì)量過大,不僅造成成本浪費(fèi)而且不易于井下運(yùn)輸、安裝,為此本論文會(huì)首先通過建立應(yīng)變能方程推導(dǎo)了梁?jiǎn)卧膬?nèi)應(yīng)力表達(dá)式,根據(jù)剛度定義,推導(dǎo)材料剛度和幾何剛度矩陣,從而獲得非線性梁?jiǎn)卧那芯€剛度矩陣,然后考慮土壤對(duì)液壓支架系統(tǒng)的影響建立液壓支架-土壤系統(tǒng)非線性有限元模型。第三,最后將會(huì)以頂梁與掩護(hù)梁質(zhì)量及承載變形最小為優(yōu)化目標(biāo),基于改進(jìn)的粒子群算法,
5、在ISIGHT優(yōu)化軟件中連接MATLAB設(shè)定優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)及優(yōu)化算法,從而完成液壓支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)。課題研究的技術(shù)路線:首先,基于非線性有限元理論,建立液壓支架-土壤系統(tǒng)的承載變形模型。然后,基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法,建立液壓支架-土壤系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。最后,應(yīng)用上述模型,采用改進(jìn)粒子群算法完成液壓支架優(yōu)化分析。
3.結(jié)論
本文考慮土壤對(duì)液壓支架的特性影響,建立了液壓支架-土壤系統(tǒng)非線性有限元力學(xué)模型,基于此模型采用粒子群法優(yōu)化了頂梁和掩護(hù)梁從而達(dá)到液壓支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
[1]武紅霞,秦冬晨.給予有限元有限元的液壓支架頂梁可靠性分析[J].煤礦機(jī)械,2010,31(10):97-99.
[2]陳曉鵬,郭聰,芮鵬.基于VB和Pro/E的液壓支架設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械2011,32(7):17-18.