缸径300超静定液压支架系列化研究设计-机械设计及理论专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文《特大采高超静定液压支架的设计与研究》， 是本人在导师指导下，在中国矿业大学攻读学位期间进行的研究工作所取得的成果。 据我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 101 万方数据 万方数据 论文审阅认定书 研究生 在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的 要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位 论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写 格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。 导师签字： 年 月 日 万方数据 万方数据 致谢 本论文是在导师李炳文教授的悉心指导下完成的。三年来，李老师无论在学习还 是在生活上都给予了极大的关怀和帮助。李老师渊博的学识、严谨的治学态度、高尚 的敬业精神以及平易近人的个人风范都深深感染了我，使我在科学研究领域和处事为 人方面都受益匪浅,李老师的敏捷开阔的思维和不畏辛苦、奋发向上的钻研精神时时 激励着我。在此，谨向李老师致以深深的谢意和崇高的敬意！ 在学习过程中，还得到了赵继云教授、王启广副教授、黄嘉兴副教授、王建武老 师和陈世其老师等的悉心指导和帮助，在此对各位老师表示衷心的感谢。 感谢论文写作过程中阅读过的各个参考文献的作者，他们的研究思想奠定了本文 的基础，感谢他们默默无闻的帮助和指导。 感谢矿山机械研究所的各位老师和师兄、师姐、师弟、师妹在这三年的学习生活 中对我的关心和帮助。 感谢在百忙之中评阅论文的老师和参加答辩的专家和评委。 感谢我的家人多年来对我的关心、照顾、支持和理解。 万方数据 万方数据 摘 要 随着近些年煤炭消耗量的上升，综采工作面的技术发展成为了煤炭行业研究的重 点。而由于我国的重点煤矿中，厚煤层储存量占 44%的比重，且厚煤层的产出量占煤 炭总产出量的 45%以上。所以对于厚煤层综采技术的研究将成为煤炭高产高效的重要 组成因素。其中液压支架在整个综采工作面中占有举足轻重的位置。 本文所研究的大采高液压支架，属于新型超静定液压支架。采用八根立柱形成超 静定支护理论，具有可靠性高、生产周期短、模块化生产、集成化装配等优点。本文 研究缸径 300 这一模块的支架。运用系列化方法，设计出了支架最高高度分别为 7.5m、 7.0m、6.5m、6.0m、5.5m、5.0m 这六个相同工作阻力的支架。并运用 ANSYS Workbench 对其进行了强度分析，得到随着支架最高高度降低，分析结果越来越安全的结论。同 时验证了超静定液压支架系列化设计中的覆盖理念。由于 7.5m 高度的支架是最危险 的，所以之后的分析均采用 7.5m 的超静定液压支架为分析对象。 完成液压支架的静态强度校核后，接着对超静定液压支架的动态性能进行分析。 运用 ABAQUS 软件中显示动力学的方法，对超静定液压支架顶梁的抗冲击性能进行 了研究。得到顶梁在四种不同危险工况下的动态响应结果。说明支架顶梁具有良好的 抗冲击性能。 运用机液联合仿真的方法，在 AMESim 和 Adams 中分别建立支架的液压系统模 型和整个支架的刚体动力学模型。首先对液压系统进行验证，表明本文设计的液压系 统满足支架的使用要求。然后通过联合仿真技术对超静定液压支架进行了升降架、工 作阻力加载、水平力加载以及冲击载荷这四个方面的分析。结果说明本文设计的液压 系统在各种工况下最终都能达到平衡状态，满足使用要求。 运用流固耦合中的 SPH 粒子法分析悬浮式立柱的抗冲击性能。在 ABAQUS 软件 中对内部液体采用无网格的粒子进行建模，油缸缸体和活柱体则用传统的有限元网 格。通过显示动力学仿真得出在冲击过程中，悬浮式立柱的缸体应力没有达到材料屈 服极限的结论。并且为了对比悬浮式立柱和传统立柱的抗冲击性能，建立了同样参数 的传统立柱。对比的结果表明，由于悬浮式立柱的充液量比传统立柱大很多，所以在 承受相同的冲击载荷时，悬浮式立柱内液体压强升高量小于传统立柱。从而说明悬浮 式立柱在抵抗冲击载荷方面的优势。 该论文有图 102 幅，表 6 个，参考文献 88 篇。 关键词：超静定液压支架；系列化设计；冲击载荷；联合仿真；SPH 粒子法 I 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 Abstract With the coal consumption raised in recent years, the technology development of fully-mechanized face had become th