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1、全套设计（图纸）加扣扣 194535455液压支架的设计及有限元分析摘 要对于综合采煤工作面来说，要满足使其高产高效的关键就是液压支架能够正常稳定地运行。液压支架对采煤工作面的有效支护是通过应用液压系统，并且配合相关的机械结构使液压支架能够完成预先设定的各个动作和需要达到的效果。液压支架是在煤矿综采工作面装备当中使用频率最高的装备，当然也是极其重要的生产技术装备。基于这些原因，在液压支架的开发设计过程中，支架的安全可靠性以及技术上的重点，都是本文基于已有的液压支架的相关知识的研究内容。本文通过以某矿井生产条件下的四柱支撑掩护式液压支架进行液压系统的设计以及有限元分析，对其进行科学的设计。首先通
2、过分析液压支架的工作环境和外载荷特性，进而对液压支架的液压系统基本的回路、工况等等进行分析从而通过计算得到相关数据，进而绘制出相关液压回路的系统基本原理图。针对本文的需要研究的液压支架，首先利用三维实体建模软件Pro/E进行相关建模并导入进ANSYS，进行相关的模型简化、网格划分等等相关操作后分析其元部件的应力应变的变化情况，最后得到该三维建模后的液压支架的不同工况下不同零部件受到的应力、载荷等的应力云图。通过对应力云图的相关分析，最终得到液压支架在设计以及受力分析时需要特别注意的有效意见。本文是以有限元分析和系统建立液压系统为基础的现代设计方法的实际应用，对液压支架的完全设计具有一定的意义，
3、对于解决相关的工程知识问题有一定的应用的意义。关键词：液压支架 液压系统 三维建模 有限元分析 ANSYSDesign and finite element analysis of hydraulic supportAbstractAs the fully-mechanized face in the coal mine, the work of coal mining need to be high yielding and highly effective. And the key to the mature work is he hydraulic support could opera
4、te normal and stable. Effective hydraulic support in coal mining face support is through the application of the hydraulic system, and cooperate with related mechanical structure of the hydraulic support can complete the pre-set each movement and the need to achieve the effect. Hydraulic support in c
5、oal mine fully mechanized working face of equipment most frequently used equipment, is also very important, of course, production technology and equipment. For these reasons, in the process of the development of the hydraulic support design, the safety and reliability of the stent and focus on the t
6、echnology, is based on the existing knowledge content in the research of hydraulic support.In this paper, taking a mine production under the condition of four pillars support the shield hydraulic support, the design of the hydraulic system and the finite element analysis on the design of science.Fir
7、st of all, through the analysis of the working conditions of hydraulic support and external load characteristics, basic circuits of the hydraulic system of hydraulic support, working condition and so on carries on the analysis to the relevant data is obtained by calculation, and then draw out the ba
8、sic principle of the hydraulic system diagram.Then using 3D software Pro/E to complete three-dimensional modeling. finite element analysis software ANSYS, and then will be after the completion of the three-dimensional entity model into ANSYS, to carry on the related model simplification, meshing and
9、 so on related operations, finally get the 3D modeling of hydraulic support under different working conditions of different parts of stress nephogram of stress, load, etc. Through the correlation analysis of stress nephogram, finally get hydraulic support need special attention during design and str
10、ess analysis effectively.This article is based on finite element analysis and system to build hydraulic system of the practical application of the modern design method, the complete design of hydraulic support has a certain meaning, to solve the problem of related engineering knowledge has a certain
11、 application meaning.Key words: Hydraulic Support; Hydraulic System; Three-dimensional modeling; Finite Element Analysis; ANSYS目 录摘 要IAbstractII第1章 前 言11.1 选题的提出及意义11.2 国内外研究现状与发展趋势21.2.1 国内液压支架的发展21.2.2 国外液压支架的发展31.3 液压支架的设计方法及存在问题41.4 本文研究内容及技术路线41.4.1 论文的主要研究内容41.4.2 论文研究所采用的技术路线和方法5第2章 液压支架的系统构成
12、62.1 液压支架的机械结构62.1.1 液压支架的组成62.1.2 液压支架的承载分析62.2 液压支架的液压系统92.2.1 液压支架液压系统的基本组成及特点92.2.2 液压支架液压系统的基本工况分析102.2.3 液压支架液压系统的基本回路122.3 液压系统原理图15第3章 液压支架液压系统的设计183.1 液压支架基本参数的确定183.1.1 架型的选择183.1.2 基本参数的确定183.2 液压支架液压缸的设计193.2.1 立柱193.2.2 推移千斤顶213.3 大流量系统设计213.3.1 供液系统223.3.2 管道尺寸与控制元件的设计233.3.3 控制方式的设计24
13、3.4 验算压力损失243.4.1 沿程压力损失243.4.2 局部压力损失253.4.3 管路系统总压力损失253.4.4 管路系统压力效率25第4章 液压支架三维模型的建立264.1 三维建模软件的选择264.2 支架模型的建立274.2.1支架零件的三维结构模型274.2.2 基于虚拟样机的虚拟装配29第5章 液压支架主要部件的有限元分析315.1 有限元法的原理及ANSYS软件315.1.1 有限元法基本原理315.1.2 ANSYS软件简介315.2 分析方案的制定315.2.1 简化模型315.2.2 工况载荷的确定325.3 各工况下的有限元分析335.3.1顶梁两端集中载荷，底
14、座受到偏载335.3.2顶梁单侧载荷，底座扭转载荷345.3.3顶梁扭转载荷，底座两端集中载荷355.4 分析结果36结 论38致 谢39参考文献40附 录43VI全套设计（图纸）加扣扣 194535455第1章 前 言能量作为人类生产生活的基础，从来都与我们的生活形影不离，而作为世界上储藏量最多、分布面积最广的煤炭是我们从古至今的最常规的能源之一。煤炭由于其低廉的运行成本，一直以来都作为世界范围内的主要能源1。煤炭科学在不断发展的同时，与其相关的开采工艺和装备水平也在随之不断提高。液压支架的诞生和发展为煤矿高效、安全运行提供了极大地保证。1.1 选题的提出及意义作为当前世界的第二大经济体，我
15、国的经济社会的发展必定依赖于成熟、充足并且可靠的能源供给。根据国家能源局数据，就2014年而言，我国的火力 发电的设备容量大约是全部发 电设备容量的67.28%，由此可以见得，作为传统的主要能源，煤炭依然能在新型能源 发展不充分时占有着国民 经济的重要 战略地位。而为了能让煤矿矿井实现现代化高产高效综采，液压支架是最基本的保障，并且还作为保障生产安全的关键性设备。液压支架的出现以及其发展是对于煤炭行业来说其实是的一次重大的历史革新。液压支架从根本上改善了公认的煤矿矿井的工作条件，提高了作业的安全性，同时也提升了采煤的效率并且大幅度地提高了矿井产量。液压支架是主要通过若干个液压元件（油缸、阀件）和金属结构件组成2，以高压液体作为动力，一种适用于采 煤工作面的支撑和控制顶板的设备，具有安全可靠、快速移动、高强度、强大的支护性能等一系列特性3。在现代化综合采煤的过程当中，液压支架起到的主要作用是预防顶板冒落、为工人在安全作业时提供一定的工作空间以及各项采煤作业能够正常运作4,5。因此液压支架需要提供足够的支撑力才能可靠有效地支撑和控制工作面顶板，然后隔离开采空区，防止矸石落入工作面造成支架受到偏载6，并且能够实现基本的支撑、推溜以及移架等一系列基本操作。目前我国煤矿矿井当中，四柱掩护式液
