薄煤层液压支架双伸缩立柱结构改进及有限元分析

薄煤层液压支架双伸缩立柱结构改进及有限元分析的研究主要集中在如何针对薄煤层开采过程中所面临的挑战，即液压支架的高度受限、空间狭小以及液压系统布置困难的问题，进行结构上的调整和优化。液压支架是煤矿机械中用于支撑矿井壁面、防止坍塌的关键设备。薄煤层液压支架由于煤层厚度限制，需设计得更加紧凑，这就对支架的稳定性和承载能力提出了更高的要求。 双伸缩立柱是一种具备两级伸缩功能的液压支架立柱结构，可以在不同的煤炭开采深度中调节高度，适应复杂的地质条件。由于薄煤层的空间局限性，双伸缩立柱需要在尺寸和设计上进行优化，以确保其在有限空间内的正常工作性能。 针对上述问题，本研究采用了有限元分析（FEA）方法，这是一种通过计算机模拟分析物体在受力或变形状态下的力学性能的数值计算方法。通过建立双伸缩立柱的三维模型，并模拟其在不同工作条件下的受力情况，研究了通液孔对中缸体应力分布的影响。通液孔是液压立柱中用于液压油流动的通道，其位置和尺寸对于立柱的承载能力和结构稳定性至关重要。 研究结果表明，通过合理设计通液孔的直径和位置，可以有效减小应力集中，提高中缸体的承载能力和稳定性，从而降低立柱的失效风险。应力集中是指在结构局部区域由于受力集中导致应力水平远高于平均应力水平的现象，是引起材料疲劳破坏的主要原因之一。改进措施包括但不限于减小通液孔直径，以降低因尺寸过大而导致的应力集中；优化通液孔的位置，使其避开应力集中的区域等。 本研究涉及到的材料学知识包括了对中缸体所用材料27SiMn的性能分析。27SiMn是一种硅锰合金钢，具有较高的强度和良好的塑性、韧性，广泛应用于重载液压设备的制造。在研究中，对材料的弹性模量、屈服强度等基本力学性能进行了参数设定，并运用到了有限元模型中，以获得更准确的分析结果。 此外，本研究还运用了工程力学和材料力学的相关知识。工程力学是研究物体在外力作用下的平衡和运动规律的学科，而材料力学则着重研究材料在外力作用下的应力、应变关系和力学行为。通过对液压支架立柱的受力分析，可以了解其在实际工作中的力学特性，为设计改进提供理论依据。 本研究发表在《Coal Mine Machinery》杂志上，是一本专注于煤矿机械和设备的学术期刊，反映了该研究成果的专业性和应用价值。研究成果的实施可以提高薄煤层液压支架的安全性、可靠性和使用寿命，对煤矿安全生产具有重要的实际意义。