ZY12000/20/40D型液压支架的有限元分析及结构优化

闫磊 魏涛 李文婷

摘要：以ZY12000/20/40D型液压支架为对象，基于SOLIDWORKS软件建立了该型号液压支架的有限元模型，利用ANSYS Workbench软件对整体结构性能及关键部件结构结构强度进行了详细分析。计算结果显示，液压支架的顶梁局部出现应力集中，最大应力值超过材料的屈服强度。根据实际情况对顶梁两侧主筋外的贴板长度进行优化，再次建模分析后发现顶梁的最大应力值由优化前的912.39MPa降低到了481.26MPa。

关键词：液压支架 结构性能 有限元 受力分析 优化改进

中图分类号：TD355.41 文献标识码：B

0 引言

煤炭作为我国一次能源中最经济、可靠的资源，加大对其的开采力度，保证煤矿开采中的安全性，成为当前企业重点考虑的方向[1]。液压支架是煤矿开采中的关键设备之一，其高可靠的支护性能对井下安全作业至关重要。由于井下工况复杂，经常出现结构变形、局部开裂等失效现象，对井下安全作业构成严重威胁[2]。煤矿企业和科研院所已针对不同型号的液压支架开展了深入的分析和研究，且取得了一些研究成果[2-4]。因此，以ZY12000/20/40D型液压支架为研究对象，对其使用过程中的整体结构性能进行分析和研究，并进行优化改进，对提升该型号液压支架支护性能的可靠性，保障井下安全作业具有重要意义。

1 液压支架概述

矿用液压支架主要类型包括支撑式、掩护式和支撑掩护式等类型，需根据井下实际工况，采用相应的液压支架类型。ZY12000/20/40D型液压支架为两柱掩护式液压支架，其结构主要包括顶梁、底座、掩护梁、连杆、立柱、千斤顶、控制系统等部件。……