基于有限元法的液压支架掩护梁静力学分析及结构优化

刘 卿

（山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司， 山西 沁水 048214）

引言

综采工作面中液压支架是一种非常重要的机械装备，作用是对煤矿巷道的顶板进行支撑，为井下工作人员提供可靠的操作空间，同时可以为其他采掘运输设备提供动力[1]。由此可见，液压支架的安全可靠运行对于煤矿开采而言非常重要，直接关系到煤矿的安全生产[2]。这对液压支架结构件的机械强度提出了非常高的要求，掩护梁是液压支架中非常重要的承力结构件，工作中需要承受很大的作用力[3]。基于此，有必要对液压支架掩护梁结构的受力情况进行分析，并对其结构进行优化改进，以提升结构的整体力学性能，为液压支架运行的可靠性和安全性奠定坚实的基础[4]。

本文主要利用ABAQUS 有限元软件对液压支架掩护梁结构的静力学情况进行分析，在此基础上对其结构进行优化改进，通过工程实践应用发现取得了较好的效果。

1 矿用液压支架整体结构概述

本文以ZY6400/21/45 型液压支架为例进行分析，该型号液压支架属于两柱掩护式支架，支架的高度和宽度分别可以根据实际需要在2.1～4.5 m、1.42～1.59 m 范围内变化，中心距为1.5 m，工作阻力和初撑力分别为6400 kN、5000 kN，支护强度和底板比压分别在0.98～1.03 MPa、0.5～1.9 MPa 范围内变化[5]。如图1 所示为ZY6400/21/45 型液压支架的整体结构示意图，就机械结构层面而言，液压支架主要由顶梁、掩护梁、立柱、底板等部分构成，这些机械机构在液压支架工作时都需要承受非常大的作用力。图1 已经明确给出掩护梁在液压支架中的具体位置，巷道顶板作用在顶梁上的作用力，需要通过掩护梁和立柱等结构传到底座中。……