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厦门兴润星贸易有限公司
李   180    3026   3568

 液压支架设计前需要对其进行总体设计，设计内容主要为结构形式的选择、支架尺寸的设计、参数合理性的确定及一系列控制系统的调配。板式液压支架总体设计的合理性程度决定该支架的工作特性和稳定性，在设计时要对支架的使用场合及适用条件等因素进行综合研究。板式液压支架在设计完成后还需要进行强度和稳定性校验，支架顶梁是支架的主要承载构件，重要性不言而喻，而支架底座主要起支撑支架及承担底板载荷的功能，为了 大程度地提升支架的经济性能，本文采用多目标优化方式对板式液压支架的底座进行尺寸优化研究。
多目标优化方式简介
对目标函数进行  优化求解是当前各个领域研究问题的主要方法之一，针对支架底座的尺寸这一目标进行优化时，需要考虑应力、变形和强度等多个因素，故优化方式为多目标优化。多目标优化方式主要包括协调曲线法和设计分析法两种：
a） 协调曲线法。
在设计范围内找到所研究目标函数的约束面和等势线及二者间的协调关系，通过该协调关系绘制协调曲线，在一定的准则控制下求得目标函数的 优解；
b） 设计分析法。
基于所有的约束条件寻找目标函数的 优解，然后根据设计准则对 优解进行合理协调，使之符合设计准则的要求，这也就找到了 佳的协调关系。通过 ANSYS 有限元软件可以求解得到不同工况条件下研究目标具体参数与设计变量之间的关系，然后对研究目标的影响因素及各个因素的影响程度进行灵敏度计算，从而得到研究目标的 优解。
目标优化前处理
在矿井工作面开采过程中板式液压支架的受力情况较为复杂，在不同的推进距离下受载形式也各不相同，故本文进行尺寸优化分析时应该基于对支架稳定性影响 为显著的受载方式进行研究。根据板式液压支架的底座结构和形貌，结合大量现场实际经验可知，当底座两端受集中应力作用或扭转荷载作用下底座发生失稳的概率 高，故基于对这两种工况条件下板式液压支架底座进行尺寸优化不同工况条件下支架底座模型建好后需要确定优化参数，主要设置参数包括变量、目标函数的形式及边界约束形式。
1、板式液压支架底座的设计材料是固定的，通过优化底座尺寸一方面可以节省设计材料，另一方面相当于减轻了支架质量，提高了支架随工作面推进的运移速率，支架底座的主要构成部件底板、横筋板、竖筋板、插槽钢及盖板都需要具体的设计；
2、进行板式液压支架底座尺寸优化时需要考虑的目标函数包括：
（1）底座强度需求，要求底座在不同工况条件下的集中应力保持在极限强度以下；
（2）满足刚度的要求下，底座各部位的变形量要控制在较低水平；
（3）尽可能降低支架重量；
3、支架底板的厚度应该保持在一定范围内，当底板厚度过小时，则底座的强度较低，容易在较大载荷作用下发生塑性屈服，而当底板厚度过大时，则底座的韧性和焊接稳定性较低，同样不利于支架的稳定工作结语板式液压支架在设计完成后还需要进行强度和稳定性校验，支架底座主要起支撑支架及承担底板载荷的功能，为了 大程度地提升支架的经济性能，采用多目标优化方式对板式液压支架的底座进行尺寸优化研究，主要结论如下：
1） 在尺寸优化研究时，需要根据支架底座目标点的位置分布情况判别设计参数的合理性，只有目标点中的可行点和不可行点均存在，初始设计参数才证明是合理的；
2） 支架底座尺寸优化后的具体参数值为：底板厚28mm、竖筋板厚25mm、横筋板厚28mm、盖板厚33mm及插槽钢厚25mm，该优化方案使底座重量减轻590kg，对该方案的合理性进行数值模拟验证，发现支架底座应力和变形均保持在较低水平，说明该优化结果合理有效。

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