基于Solidworks的薄煤层液压支架设计

副标题#e#    0引言
   
    液压支架主要用于支护采场围岩，同时还要与采煤机、刮板输送机协调运行。特别是由于采场围岩的复杂性以及不同结构类型液压支架与不同类别的采场围岩表现出的相互作用特性，从而导致液压支架工况和特性的复杂性和随机性。采场环境、开采方式和生产规模对液压支架性能和指标的要求不同，导致了液压支架的系列和品种很多，给设计和制造带来了一定的困难。由于薄煤层液压支架存在支架高度低、行人空间狭小和梁体薄等结构上的特点，因此结构设计必须采用紧凑设计，交叉布置才能满足要求。
   
    1传统设计方法存在的问题
   
    目前薄煤层液压支架传统二维设计方法难于解决以下问题:
   
     (1)如何避免支架设计中出现干涉现象，尤其是动态干涉检查问题。
     (2)如何确定支架重心，尤其是动态中的中心轨迹变化问题。重心的确定对于大倾角液压支架设计非常重要。
     (3)支架的整体受力分析，目前仍然依靠压架试验来检验设计的合理性，费工费时。如果用数字化的形式进行产品设计分析代替传统的实物样机实验，不仅减少了样机试制费用，同时还使设计出来的产品更加符合设计要求，保证产品性能，实现产品设计的一次性成功，缩短设计周期。
   
    2应用Solidworks设计
   
    2.1设计分析
   
    利用Solidworks三维设计软件可对设计进行分析:包括实体造型、重量核算、确定重心、干涉检查、图纸尺寸检验、运动检查等。
   
    新建零件文件-选择基础特征命令-选择参考面-绘制支架部件二维草图轮廓-完成支架部件基础特征的创建-添加支架部件其他特征-保存零件文件。
   
    创建完支架所有部件模型后，开始对支架进行装配。在装配环境中调人底座作为支架模型的基准部件，系统自动对它施加固定关系，通过面匹配、面对齐、轴对齐、联接、角度等装配关系，将后续调人的支架前连杆、后连杆、掩护梁、顶梁、立柱、千斤顶等零部件依次进行装配。
   
    三维建模时需注意的几个问题:
   
    (1)为节省时间和提高建模速度，各部件尽量采用单一实体方式，对于柱窝、柱帽由于形状稍微复杂，可以考虑装配方式。
    (2)保留危险部位的细小结构。
    (3)焊缝的联接强度等于母材强度。
    (4)略去工艺结构和不影响强度分析的细节。
    (5)立柱以及各种千斤顶的活塞和缸体在总装图中装配，方便进行运动分析。
   
    用SolidWorks建立的ZY2000/07/14液压支架底座如图1所示，总装图如图2所示。
   

    完成支架所有部件的装配后，进行干涉检查。在制造样机之前对设计进行三维样机干涉检查，使支架设计的出错率降到最低。Solidworks可以利用微机计算，自动检查干涉，分析产生干涉的原因，并形象显示出来。对支架相关干涉的部位进行编辑和修改，然后再次对支架进行干涉检查，反复数次，直至没有干涉为止。
   
    重量统计和重心计算也是利用计算机自动进行，有时矿方由于下井运输重量限制等原因，规定支架重量限制。支架厂家需要准确的设计重量来决策竞标价格底线，以及生产成本核算，这时重量计算的准确性就非常重要。三维自动计算比人工统计既迅速又准确。
   
    在给矿方汇报方案时，利用支架三维实体模型和运动仿真，将支架的每一个部件结构，每一层装配关系，各种运动都清晰、直观地显示出来。由于矿方审核人员往往不是支架专业人士，对支架二维方案图缺乏三维想象力，这样三维实体模型使他们有了更感性的认识，方便交流和沟通。