基于Workbench的液压支架掩护梁结构强度分析

周珊珊

（大同市同煤集团机电装备公司中央机厂，山西 大同 037000）

煤矿综采液压支架的广泛使用促使了液压支架的不断发展，同时也向着大型化、重量化方向发展。提高液压支架结构的作业安全成为保障煤矿开采高效进行的关键[1]。

ZY12000/28/64 液压支架在实际工程使用中具有诸多优点，如支撑性能优越、操作空间较大等。在考察某煤矿开采现场的液压支架时，发现掩护梁与顶梁连接区域出现了局部裂纹现象。如果裂纹扩展，极容易导致液压支架结构出现破坏失效，这将大大降低液压支架的支撑性能[2]。裂纹萌生于焊缝位置，长期使用，裂缝将沿裂纹处呈逐渐延伸变长现象，这给掩护梁的结构安全性构成重要威胁。因此，以ZY12000/28/64 液压支架掩护梁为研究对象，开展其结构的强度分析与优化研究，提高液压支架的支撑性能具有重要作用。

1 ZY12000/28/64型液压支架模型建立

该液压支架采用整体式顶梁，二级护帮板结构，双侧布置有防护板，能对结构起到较好的防护作用。该液压支架能在煤层倾角不超过10°、仰采角度≤25°的作业环境下进行支撑作业；液压支架承受着来自煤层顶板的较大外界压力作用，所承受压力约12 000 kN。工作面采用大配套，保证了截深和有效移架步距；同时，液压支架工作阻力相对较大，可以提高支架对煤层顶板的支撑能力[3]。

整个液压支架结构主要包括：帮护结构、顶梁、前后连杆、底座、防护装置等，其结构组成见图1。

图1 ZY12000/28/64 液压支架结构

2 拓扑优化理论

在液压支架结构强度分析中，采用了ANSYS workbench 软件中的shape optimization 模块进行拓扑优化。……