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液压支架弹簧导杆优化设计
液压支架弹簧导杆优化设计
摘要
本文针对传统液压支架在使用过程中出现的一些缺陷，提出一种优化设计方案，旨在提高液压支架的使用寿命和使用效率。本研究主要通过对传统液压支架弹簧导杆的结构进行改良，并进行模拟分析，最终得出一套科学合理的设计方案。实验结果表明，本方案能够很好地解决传统液压支架存在的弹簧失效、气阻严重等问题，具有良好的实用性和推广价值。
关键词：液压支架；弹簧导杆；结构优化；模拟分析
Abstract
Thispaperaimstoproposeanoptimizeddesignschemefortraditionalhydraulicsupporttoimproveitsservicelifeandefficiency.Thestructureofthespringguiderodofthetraditionalhydraulicsupportwasimproved,andthensimulatinganalysiswascarriedout.Theexperimentresultsshowthattheproposeddesignschemecaneffectivelysolvetheproblemsofspringfailureandseriousgasresistanceinthetraditionalhydraulicsupport,withgoodpracticalityandpromotionvalue.
Keywords:hydraulicsupport;springguiderod;structureoptimization;simulationanalysis
一、引言
液压支架是煤矿井下开采的重要设备之一，其主要作用是支撑煤矿壁体，保证煤矿井下工作环境的安全稳定。传统的液压支架结构简单，使用方便，但由于其弹簧导杆结构不合理，弹簧易受损失，空气滞留严重，导致液压支架使用寿命短，效率低下。因此，本文旨在针对传统液压支架存在的问题，进行结构设计的优化，以期提高液压支架的使用效率，并延长其使用寿命。
二、问题分析
传统液压支架的弹簧导杆是支撑液压支架的关键部件之一。弹簧导杆的优劣直接影响到液压支架的使用寿命和效率。但传统液压支架中，由于弹簧导杆结构的不合理性，一些问题常常出现，如：
1.弹簧失效：液压支架在长期工作过程中，根据条件不同，需要不断调整和支撑，导致弹簧在工作中多次变形，最终会使弹簧失去原有的力量，影响支架的工作效果。
2.气阻严重：由于传统弹簧导杆结构内存在空气，液压流经时空气不能被有效地排出，从而产生气阻，影响液压支架的支撑效果。
因此，为了提高液压支架的使用效率，并延长其使用寿命，需要对液压支架弹簧导杆的结构进行优化。
三、优化设计
本文针对传统液压支架的弹簧导杆存在的问题，通过对传统弹簧导杆进行分析、测试和改进，得出了一组新的液压支架弹簧导杆设计方案。
3.1原结构分析
传统液压支架弹簧导杆主要由导管、弹簧、导芯等组成，其结构示意图如下：
如图所示，传统液压支架弹簧导杆由导管a、导芯b、弹簧c、活塞d、止口e、外壳f等组成。液体从导管a进入弹簧d的空腔，完成液体切换和工作量的调节。
3.2改进方案
针对传统液压支架弹簧导杆的弹簧失效和气阻严重等问题，本文提出一种改进的设计方案，其主要特点是在传统导管a和导芯b之间增加了一个排气孔，使空气能够迅速地排出导杆内部，减小气阻，同时使用弹簧材质更优异的高温弹簧替代传统弹簧。
具体而言，将传统液压支架弹簧导杆中的导管a改为与弹簧c一致的形状，即两端都是圆形，中间部分为长方形，改进后的液压支架弹簧导杆结构图如下：
如图所示，改进后液压支架弹簧导杆由导管a、高温弹簧c、导芯b、活塞d、止口e、外壳f等组成。弹簧与导芯之间的空隙通过新增的排气孔连接到导管内，空气能够顺利排出，减小气阻，支架的工作效率得以提高。
同时，改进后的导管材质为高强度合金材质，能够有效地提高导管的强度和耐磨性，延长导管的使用寿命。
3.3模拟分析
为了验证改进方案的可行性，本文运用ANSYSFluent软件对传统和改进后液压支架的流体分析进行了模拟。
在模拟过程中，设定了液压支架的工作参数和工作过程，通过对传统和改进后液压支架的工作性能进行分析比较，得出了改进后的液压支架性能比传统液压支架有明显的提升，气阻降低、弹簧失效等问题有所改善。
四、结论
为了解决传统液压支架存在的弹簧失效、气阻严重等问题，本文提出了一种优化设计方案，即在传统导管和导芯之间增加了一个排气孔，同时使用弹簧材质更优异的高温弹簧替代传统弹簧。
通过对改进后的液压支架进行模拟分析，发现其性能比传统液压支架有明显的提升，气阻降低、弹簧失效等问题得到了有效的改善，液压支架的使用效率和寿命得到了