基于FEA的單體液壓支柱液壓缸的壽命優(yōu)化設(shè)計

姜 濤，宋道柱，秦斯成，陸興華

(徐州工程學院 機電工程學院,江蘇 徐州 221018)

基于FEA的單體液壓支柱液壓缸的壽命優(yōu)化設(shè)計

姜 濤，宋道柱，秦斯成，陸興華

(徐州工程學院 機電工程學院,江蘇 徐州 221018)

利用Pro/E對單體液壓支柱液壓缸進行有限元分析和壽命優(yōu)化。以液壓缸疲勞壽命最大和使用材料最少為目標函數(shù)，并對缸體強度、許用應力、許用壁厚、穩(wěn)定性進行約束。利用LINGO軟件進行優(yōu)化求解，得到優(yōu)化后尺寸。結(jié)果表明，缸體能承受的最大載荷值、剩余壽命均有所增加而破損量減小，達到了優(yōu)化的目的。

單體液壓支柱；液壓缸；壽命優(yōu)化；有限元分析

單體液壓支柱是一種支護裝置，廣泛用于礦井等地下空間的安全支護。單體液壓支柱體積小，支承力較大，長期工作在外載荷大的環(huán)境中，因此支柱的使用壽命極為重要。機械的壽命是指在指定的運行狀況下，機械可以保證安全運行的剩余時間[1]。在整個機構(gòu)中，任一構(gòu)件的損壞都將導致整體壽命的下降。對支柱而言，液壓缸是承擔外載荷的重要構(gòu)件之一，也是支柱運動的主要部分，其壽命關(guān)系著液壓支柱的壽命。

優(yōu)化理論是運籌學的相關(guān)理論[2-3]，通過建立目標函數(shù)和一定的約束條件來尋找最佳的設(shè)計方案。目標函數(shù)為設(shè)計的目標，通常是通過設(shè)計決策變量，用該決策變量來表示所有的設(shè)計方案和相應的約束條件。優(yōu)化模型經(jīng)常通過智能算法求解，其核心思想就是通過不斷地替換來尋找最佳的設(shè)計值[4]。……