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ZZC8800/20/38型液压支架夯实机构结构优化

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摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外充填技术现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 充填开采方式

1.4 固体充填液压支架的演变

1.5 常见夯实机构介绍

1.6 研究内容与创新点

2 ZZC8800/20/38型液压支架夯实机构建模分析

2.1 ZZC8800/20/38型液压支架简介

2.2 夯实机构简介

2.2.2 夯实机构主要技术参数

2.3 夯实机构力学分析

2.3.1 液压支架受力分析

2.3.2 夯实机构受力分析

2.3.3 夯实机构对支架整体稳定性的影响

2.4 夯实机构工况分析

2.5 本章小结

3 ZZC8800/20/38型液压支架夯实机构有限元分析

3.1 夯实机构模型的建立

3.2 夯实机构静力学分析

3.2.1 夯实机构模型简化导入

3.2.2 定义材料属性

3.2.3 划分网格

3.2.4 施加载荷与约束

3.3 夯实机构各工况有限元结果分析

3.4 本章小结

4 夯实机构有限元结构优化

4.1 优化目标和优化内容

4.2 夯实机构拓扑优化

4.3 夯实机构尺寸优化

4.3.1 Design Exploration概述

4.3.2 建立优化模型

4.3.3 设置优化参数并求解

4.3.4 响应曲面分析

4.3.5 优化结果验证

4.4 夯实机构疲劳寿命分析

4.4.1 应力——寿命曲线(S-N曲线)

4.4.2 夯实机构疲劳寿命分析

4.5 本章小结

5 夯实机构与底座连接点高度分析

5.1.2 连接点最低位置

5.2 夯实机构与底座连接点高度优化

5.3 优化结果验证

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

为有效地解决煤矿“三下”压煤开采和煤矿开采过程中出现的环境问题,本文选择ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架夯实机构进行研究,夯实机构是区别于一般液压支架、膏体和高水充填液压支架的关键设备,研究夯实机构的受力和强度对固体充填液压支架充填特性的研究具有重要的意义。
  首先,根据支架和夯实机构的结构特点和工作原理,对夯实机构进行力学特性和工况分析,分析表明夯实机构在工作过程中对支架的整体稳定性没有影响。之后利用Solidworks建立ZZC8800/20/38型液压支架夯实机构的三维模型,对夯实机构在不同工况下进行有限元分析,确定各个工况应力集中位置和位移变形最大位置。
  其次根据有限元分析结果,利用ANSYS Workbench软件对夯实机构进行拓扑优化和尺寸优化,拓扑优化后去除了一级夯实梁内主筋强度冗余部位,对一级夯实内主筋和主筋之间的筋板进行修正,去除一级夯实梁耳座连接板下部材料冗余部位;尺寸优化后,夯实机构最大应力增大百分比为1.6%,最大位移减小百分比为7.8%,质量减小189.8kg,夯实机构的最大位移得到了降低,同时实现了夯实机构的轻量化。之后对优化前后的夯实机构进行了疲劳分析对比,优化后的夯实机构疲劳寿命得到了延长,安全系数得到了提高。
  最后对夯实机构与底座连接点高度的极限位置进行分析,并以此为优化范围对其连接点高度进行优化,得出最优方案,并对优化结果进行验证,结果表明优化可行。

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