基于有限元的液压支架强度可靠性的优化分析

赵 强

（西山煤电机电厂，山西 太原 030053）

引言

煤炭开采中液压支架首要任务是顶板的控制，保证煤炭开采的高效和安全[1]。因此，考虑液压支架的可靠性是其结构设计的基础条件。为了更好地获得液压支架可靠性分析，本文利用ANSYS 软件对型号为ZF8000/22/35的液压支架进行建模分析，计算可靠性其及其灵敏度。选取相应的液压支架强度和可靠性分析软件，对液压支架的强度和可靠性进行了测试，对影响液压支架可靠性部分变量进行模拟，同时对各参数的灵敏度进一步分析和确认，从而为液压支架的结构设计优化提供参考。

1 液压支架力学条件分析

液压支架在煤矿井下综采工作面的应用主要是发挥顶板支护作用，保证作业空间的安全，液压支架主要承受的外力是老顶板地层压力和顶板地层压力。随着开采的推进，采煤机不断向前移动，新产生的顶板下沉，使前端的液压支架支撑载荷增加，下腔静脉压力上升至安全阀设定点达到受力平衡[2]。煤层、顶梁和顶板的地质条件复杂，接触状态无法确定，影响外荷载的主要因素有对称集中载荷和非对称集中载荷[3]。

2 有限元模型的建立

2.1 划分网格

本次建模通过使用HyperMesh 软件，采用六面体单元结构对液压支架进行网格划分，由于液压支架的整体结构具有对称性，因此可以建立对称单元布局，生成限元模型。该模型最终确定为300 044 个节点，219 413 个单元，包括固定基础产生70 408 个单元和96 527 个节点，前连杆产生24 782 个单元和33 404 个节点，在连杆之后产生8 202 个单元和11 865 个节点，覆盖梁产生43 304 个单元和61 026 个节点；……