液压升降台液压支架优化设计的几个关健问题
作者:升降平台 来源: 金川升降平台 发布时间:2014-2-22 14:34:08

    当前液压升降台液压支架优化设计研究中,有三个关键向题必须加以解决:一是,将液压支架由简化为平面受力分析恢复为空间受力分析.二是,将只迫求减轻重量的单一目标优化恢复为迫求支架整体可靠性的多目标优化,三是,将以教学规划论为茱础的参数优化恢复为以开发、创造为中心的原理方案和结构参数相结合的广义优化。
    1、液压升降台液压支架是一个复杂的空间受力承载体,液压支架的工作条件是复杂多变的,一般受空间力系作用。若将施加在支架上的作用力向其纵向对称平面内简化,按平面作用力系进行分析与计算是不符合实际的。
    根据《液压升降台液压支架型式试验规范》,通过在顶粱和底座上的不同部位分别加不同尺寸的垫块,再用试验台或支架下腔增压对支架进行加,用以性拟支架在井下工作时的实际受载工况。显然,这种加载试K方式是属于三维空间力系的。
    液压升降台液压支架主要结构件的强度均应按支架空间受力进行校核与计算。顶梁、掩护梁和底座均属于空间三维薄璧箱形焊接结构,同时受有弯曲正应力、扭转剪应力和弯曲剪应力的作用,应采用弹塑性力学理论以应力合成的方式,并根据其应力的分布知大小进行结构参数的主动优化设计。
    在液压升降台液压支架的使用过程中,经常发生支架扭坏事故。如掩护梁焊缝开裂、前后连杆扭曲变形、底座铰接孔臂挠曲、底座翘起变形、立柱柱窝销孔臂挠曲、顶梁侧护板挠曲等现象。究其原因故然很多,但缺乏液压支架空间设计理论的指导应为其要害所在。
    2.液压支架优化设计的目标应追求其整体的可靠性液压支架轻型化和只迫求以减轻重量为单一目标的优化设计,住往带来某些误解和弊端。单目标的重量优化不能满足支架设计时所追求的总目标要求,以此建立的支架优化评价准则会使人产生不安全感。由于过分地迫求轻型化,尽管在数学理论优化上可以达到,但在支架设计中常常是不可行的。
    目前,液压支架的强度汁算均是以保证支架各零、部件的安全系数大于其许用值为设计依据,而从未考虑其失效概率。安全系数的选取往往带有很大的经验性与随机性,支架工作的环境极共恶劣,所受外载荷具有较大的随机性。因而,采用安全系数这种确定的设计方法已不能反映支架受载工况随机变动的真实情况。必然造成支架设计中的不合理性。
    液压支架可靠度指的是,在规定的矿井环魄条件下工作时、在规定的服务年限内,液压支架满意地完戌其规定功能的概率。支架的可食度是其自身的一种固有特性。它在支架设计阶段就已确定。只要没有设计上的变动,支架的试验和生产都不可能提.断其可靠度。成架零、部件的可靠度是其强度和应力的分布函数。这些分布函数与某些结构参数有关。为了有效地控制某些结构参数的取值,必须为此而耗费一定的资源,液压支架整体可靠性优化则是在对其整体结构参数的有效资源总数作某些约束限制的条件下,迫求支架整体可靠度为最大,或是在支架整体可靠度符合给定水平的约束条件一下,追求支架整体资源的耗报为最小。
    3.液压升降台液压支架优化是原理方案与钻构参数相结合的广义优化当前.液压支架优化主要是以数学规划沦为基础的结构参数优化。它是在支架原理方案既定的前提下进行的,不涉及支架凉理方案的改变,只是通过变动某些结构参数的取值,在给定的约束条件下迫求支架的重量最轻或承载能力最大等目标.这就使得支架优化设计的范围受到了严格限制。它无法突破原支架原理方案框框的局限,不利于设计者创造能力的充分发挥。
    液压升降台液压支架优化应从其原理方案的优化搞起,以发挥设计者的创造力,并运用创造技法,利用能源、材料和信息三流间的转化过程,借助于功能、逻辑、物理、结构等各项关系,应用形态学矩阵方法,可求得数欣巨大的原理方案。尽管其中绝大部分的方案是不能实现的,共至是荒谬的:但只要其中具有创新可取的方案,则可能异致液压支架设计的新突破,并为支架原理方案的寻优创造前提和条件。
    液压升降台液压支架原理方案优化和结构鑫数优化是一个多级交又系统。支架系统是由多层次的原理方案和参数方案组成的。原理方案需要其参数方案来保证。一个原理方案由于其结构参数的改变往往会形成数陡巨大的参数方案,再从众多的参数方案中寻优,同样,一个参数方案也可形成众多的次级原理方案,再从中进行原理方案的寻优。因此,一级原理方案需要下一级参数方案来保证,下一级参数方案又通过众多的二级原理方案来实现。这样逐级分解下去,则会使液压升降台支架的优化设计产生更加丰富的内容和强大的生命力。