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廈門興潤星貿易有限公司
李 180 3026 3568
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液壓支架設計前需要對其進行總體設計，設計內容主要為結構形式的選擇、支架尺寸的設計、參數合理性的確定及一系列控制系統的調配。板式液壓支架總體設計的合理性程度決定該支架的工作特性和穩定性，在設計時要對支架的使用場合及適用條件等因素進行綜合研究。板式液壓支架在設計完成后還需要進行強度和穩定性校驗，支架頂梁是支架的主要承載構件，重要性不言而喻，而支架底座主要起支撐支架及承擔底板載荷的功能，為了 大程度地提升支架的經濟性能，本文采用多目標優化方式對板式液壓支架的底座進行尺寸優化研究。
多目標優化方式簡介
對目標函數進行 優化求解是當前各個領域研究問題的主要方法之一，針對支架底座的尺寸這一目標進行優化時，需要考慮應力、變形和強度等多個因素，故優化方式為多目標優化。多目標優化方式主要包括協調曲線法和設計分析法兩種：
a） 協調曲線法。
在設計范圍內找到所研究目標函數的約束面和等勢線及二者間的協調關系，通過該協調關系繪制協調曲線，在一定的準則控制下求得目標函數的 優解；
b） 設計分析法。
基于所有的約束條件尋找目標函數的 優解，然后根據設計準則對 優解進行合理協調，使之符合設計準則的要求，這也就找到了 佳的協調關系。通過 ANSYS 有限元軟件可以求解得到不同工況條件下研究目標具體參數與設計變量之間的關系，然后對研究目標的影響因素及各個因素的影響程度進行靈敏度計算，從而得到研究目標的 優解。
目標優化前處理
在礦井工作面開采過程中板式液壓支架的受力情況較為復雜，在不同的推進距離下受載形式也各不相同，故本文進行尺寸優化分析時應該基于對支架穩定性影響 為顯著的受載方式進行研究。根據板式液壓支架的底座結構和形貌，結合大量現場實際經驗可知，當底座兩端受集中應力作用或扭轉荷載作用下底座發生失穩的概率 高，故基于對這兩種工況條件下板式液壓支架底座進行尺寸優化不同工況條件下支架底座模型建好后需要確定優化參數，主要設置參數包括變量、目標函數的形式及邊界約束形式。
1、板式液壓支架底座的設計材料是固定的，通過優化底座尺寸一方面可以節省設計材料，另一方面相當于減輕了支架質量，提高了支架隨工作面推進的運移速率，支架底座的主要構成部件底板、橫筋板、豎筋板、插槽鋼及蓋板都需要具體的設計；
2、進行板式液壓支架底座尺寸優化時需要考慮的目標函數包括：
（1）底座強度需求，要求底座在不同工況條件下的集中應力保持在極限強度以下；
（2）滿足剛度的要求下，底座各部位的變形量要控制在較低水平；
（3）盡可能降低支架重量；
3、支架底板的厚度應該保持在一定范圍內，當底板厚度過小時，則底座的強度較低，容易在較大載荷作用下發生塑性屈服，而當底板厚度過大時，則底座的韌性和焊接穩定性較低，同樣不利于支架的穩定工作結語板式液壓支架在設計完成后還需要進行強度和穩定性校驗，支架底座主要起支撐支架及承擔底板載荷的功能，為了 大程度地提升支架的經濟性能，采用多目標優化方式對板式液壓支架的底座進行尺寸優化研究，主要結論如下：
1） 在尺寸優化研究時，需要根據支架底座目標點的位置分布情況判別設計參數的合理性，只有目標點中的可行點和不可行點均存在，初始設計參數才證明是合理的；
2） 支架底座尺寸優化后的具體參數值為：底板厚28mm、豎筋板厚25mm、橫筋板厚28mm、蓋板厚33mm及插槽鋼厚25mm，該優化方案使底座重量減輕590kg，對該方案的合理性進行數值模擬驗證，發現支架底座應力和變形均保持在較低水平，說明該優化結果合理有效。
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