基于ANSYS Workbench的矿用救生舱壳结构多参数目标驱动优化分析
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2020-05-25
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能在
一定程度上对支架的支撑合力和前后端的分
力进行调节
!
提高支架对不同顶板的适应性
"
合理
的调节点
!
的
位置可以使平衡千斤顶更好地发挥
其作用
!
通过分析
!
可以知道点
!
远
离点
"
或
点
!
到
顶梁顶板的距离增加时
!
平衡千斤顶对点
"
的
力
臂越大
!
其对支架的调节作用也越明显
"
5
液
压支架点
#
、
$
、
%
、
&
点
’
、
$
、
%
、
&
构
成了支架的四连杆机构
!
对液压
支架而言
!
四连杆机构的设计至关重要
"
四连杆机
构除了要满足上面提到的梁端曲线变化要求外
!
还
要使支架的连杆受力尽量小
"
另外设计四连杆机构
时应控制好线
$
%
和
线
&
%
与
水平线的夹角
"
线
E
F
与
水平线的夹角反映了掩护梁的背角
!
在支架最低
时
!
掩护梁背角应该尽量大
!
如果角度太小
!
会使掩
护梁背负过多矸石
!
增加了支架被压死或出现
#
高
射炮
$
的可能性
%
线
&
%
与
水平线的夹角反映了后连
杆与水平面的角度
!
在最大高度时
!
为了防止后连
杆达到竖直状态
!
通常后连杆与水平面的夹角应
该
!85"
&
6
液
压支架点
"
点
"
为
顶梁和掩护梁的铰接点
!
点
"
和
点
(
的
运动轨迹是一样的
!
都反应了支架的梁端曲线
&
实践证明在水平方向上点
"
应
在点
#
附
近
!
大部分
点
"
在
点
#
之
前
!
也有在后的情况
&
通过调节点
"
!
可
以达到调节支护强度的效果
!
点
"
前
移
!
顶梁面
积变小
!
支护强度会提高
!
相反支护强度会减小
&
7
液
压支架点
)
点
)
为
支架重心
!
点
)
在
水平方向上应位于底
座长度
*
+
范
围之内
!
才不致于使支架翻转
!
为确保
安全
!
点
)
应
在点
*
距
离
200
mm
以
后
!
对于过渡
或端头架
!
顶梁会比较长
!
造成重心
)
前
移
!
这时如
果重心点
)
跑
到底座前面
!
则应考虑在掩护梁后端
加配重
!
以平衡
,
-#
’
,
为
支架重量
!
-$
为
重心到底
座前端的水平距离
(&
另外
!
煤对支架的合力
.
的
作
用点
!
也应该在底座长度
*
+
的
范围内
!
否则会增加
支架前翻或栽头的可能性
!
因此为了避免支架前翻或
栽头
!
应控制好重心
)
和
顶梁合力
.
的
位置
&
减小支
架前翻或栽头
!
同时也就减小了底座前端的比压
&
8
结
语
本文就支架内部关键参数点对支架性能的影
响作了简要论述
!
需要说明的是
!
上面有些参数可
能是互相制约的
!
在设计支架时
!
要根据具体的地
质条件进行有针对性的设计
&
参
考文献
：
)
%
*
宁
宇
.
中国大采高综合机械化开采技术与装备
)
&
*
.
北
京
+
煤炭工
业出版社
!
2012.
)
’
*
王
启广
!
李炳文
!
黄嘉兴
.
采掘机械与支护设备
)
&
*
.
徐
州
+
中国矿
业大学出版社
!
2006.
)
(
*
刘
建英
!
张超
.
液压支架内部
参数设计的原则
)
J
*
.
煤
矿机械
!
2
012
!
33
’
3
(
+
14
-16.
作
者简介
：
李志明
’
1986
-
(
!
河南林州人
!
工学学士
!
毕业于中
国矿业大学机械工程及自动化专业
!
主要从事液压支架设计研究工
作
!
电子信箱
+
lizhim
ingily@163.com.
责
任编辑
+
于秀文 收稿日期
：
’)13*11*05
煤
矿 机 械
Co
al Mine Machinery
Vol.35No.
04
Apr. 2014
第
35
卷
第
04
期
2
014
年
04
月
基于
A
NSYS Workbench
的矿用救生舱壳结构多
参数目标驱动优化分析
常
德功
，
王吉利
，
李国星
’
青岛科技大学 机电工程学院
!
山东 青岛
266061
(
摘
要
：
为提高救生舱壳结构的抗冲击能力
，
设计了一种拱形救生舱
，
并对该舱体壳结构进行
0.
3 MPa
压力
下的静力分析
；
然后在
W
orkbench
中使
用
MO
GA
方
法对影响舱体强度的主要参数进
行目标驱动优化分析
，
得到各参数的敏感度曲线和响应图及候选优化设计点
。
结果表明最优点在
舱体质量改变最小情况下
，
应力水平降低
25.
64%
，
为救
生舱生产厂家设计舱体提供理论支持
。
关键词
：
拱形壳结构
；
多参数优化设计
；
MO
GA
遗
传算法
；
目标驱动优化分析
中图分类号
：
T
D71
文
献标志码
+
+
文
章编号
+
%))(
* ),-4
’
’)%4
(
04 *
))85 * 03
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=,>"?, @A/*<,) BA,00 B$)"C$"), D(9,E .4 ANSYS Workbench
FG7
H- I,J?.4?
，
KLH-
M%&#%
，
NO
-".JP%4Q
(College of Electromechanic Engineering
!
Qi
ngdao University of Science and Technology, Qingdao 266061, China)
L
<9$)/C$R In order to improve the structural anti-impact strength for coal mine mobile refuge chamber,
an arched capsule is designed,and t he static analysis for the shell structure under pressure of 0.3 MPa
was calculate. Then g oal driven optimization analysis use the MO G A method for main parameters
affecting the shell
,
s
strength was run in the Workbench ,the parameters sensitivity curve, response
chart and the candidate optimum design point were obtained. The optimizatio n results show that under
the minimum change of the module
,
s
mass, shell
,
s
maximum equivalent stress reduced by 25 .64%
!
pro
vide theory support for the capsule manufacturer .
S+8 T.)U9V arch shell structure; multi-parameter optimization design; MOGA genetic algorithm; goal
driven optimization
!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
do
i:10.13436/j.mkjx.201404037
85
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