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液压支架作为综采工作面的重要设备,是现代采煤技术中的关键设备之一,承担着保护工作面采煤安全及煤机推溜的重要作用。 液压支架主要由顶梁、立柱、掩护梁、底座和推移装置组成。每种型号的液压支架在设计完毕后均需依据模拟工况进行测试,所以一般情况下,液压支架主要部件不存在强度不够的问题。但是模拟的工况并不能真实体现矿井中的实际受力。井下因顶板、底板及围岩等多重因素导致,液压支架的受力极其复杂。已经出现过几起因顶板突然冒落等导致的液压支架爆缸或主要结构件受损的事故。虽然此类事故出现概率没有诸如密封圈损坏、液压阀故障、液压缸漏油等问题频繁,可一旦出现问题,便会导致极其严重的后果,造成人员伤亡或设备损坏。 本论文以ZY9000/22/45D型两柱掩护式液压支架为研究对象,对液压支架主要结构件进行力学分析,以分析结果为依据进行支架三维模型建立,从而有限元分析。立柱是液压支架上承载顶板重量的主要元件,可在液压支架受到巨大突发性压力时予以支撑和保护作用。双伸缩式立柱伸缩量大,调整方便,但是结构较复杂。并且双伸缩立柱的相对强度较低。由于双伸缩立柱的中缸需要较高的耐腐蚀性,故在其表面涂有防腐蚀材料。当中缸压力突发性增大时,耐腐蚀的内外层材料会在高压下形变,造成液压支架立柱中缸变形,导致立柱失效,在严峻条件下,甚至会产生爆缸的现象,造成严重的人员伤亡。产生此类现象的原因有多种,可能是安全阀溢流太小,或者达到溢流压力但安全阀仍不溢流,安全阀灵敏度低,或者是系统管路堵塞,当顶板突然来压时,双伸缩立柱的外缸和中缸内压力激增,但安全阀未来得及打开或溢流量不够,出现胀缸现象,甚至造成永久的立柱塑性变形,导致其失效。本文除了对液压支架的主要结构件进行有限元分析,还以双伸缩立柱为研究对象,得出立柱在额定载荷和偏载时的应力、形变和安全系数,并根据结果对立柱进行优化处理,以达到安全高效的目的。 本论文以ZY9000/22/45D型两柱掩护式液压支架为研究对象,但研究的思路和方法适用于其他型号的液压支架。对于液压支架的改进和优化设计具有一定应用价值。