基于ABAQUS的矿用液压支架顶梁结构性能研究与应用

李文俊

（晋能控股装备制造集团力泰有限责任公司，山西 大同 037036）

引言

液压支架作为煤炭综采工作面内的关键设备，其工作的可靠性不仅关系着煤矿井下作业人员的生命安全，还与煤炭企业的安全生产息息相关，必须引起高度重视[1]。液压支架服役环境恶劣，如高湿度、高腐蚀、重载等，极易造成液压支架的破坏，引发安全事故，给煤炭企业带来不可估量的经济损失。液压支架结构大、价格高，投资占比较大，世界各国对于液压支架的研究应用极为重视，设计水平远远高于我国[2]。近年来，随着我国液压支架研究工作的深入，设计制造水平得到了较大的提升，但相较于进口液压支架，可靠性方面依然存在一定的差距[3]。传统的设计方法为了保证液压支架工作的可靠性，将结构安全系数选的较大，使得液压支架结构质量大、成本高，为煤炭企业增加了较大的经济负担[4]。随着计算机辅助设计技术的发展，为液压支架的优化设计工作提供了新的手段，不仅能够降低液压支架优化设计所需的人力、物力和财力，还能够提高支架的设计精度，实现液压支架的高效设计[5-6]。因此以ZY6400/21/45型液压支架为研究对象，运用ABAQUS 有限元仿真计算软件，开展顶梁结构性能研究对于提高液压支架的整体性能具有重要意义。

1 液压支架三维模型的建立

液压支架三维模型采用SolidWorks 软件绘制，因液压支架结构较为复杂，为了避免有限元仿真时产生的数据量过于庞大，对其三维模型进行了简化处理，结果如图1 所示，简化了不影响分析结果和主体强度的相关结构，如螺纹孔、倒角、圆角、不存在应力集中位置的焊缝等。……