摘要
当前我国液压支架保有量较大，经过多年发展，在役液压支架多数达到或即将达到报废阶段，如何科学处置这批退役液压支架显得尤为迫切。以绿色环保、优质节材、高效节能为准则，和以先进制造技术为手段的再制造工程，为退役液压支架的后续处理提供了新思路。为保证液压支架再制造后性能稳定可靠，再制造前对结构件的失效分析和可再制造性评估显得尤为重要。前者为再制造技术选择及产品优化提供依据，后者为结构件的自身剩余价值属性做一个综合评估。针对液压支架再制造前失效分析及可再制造性评估问题，本文研究内容如下： 首先，从空间力学的角度出发，考虑不同工况对液压支架的影响，建立了液压支架空间受力状态下的解析表达式。基于动力学仿真软件Adams搭建了液压支架刚体模型，计算了顶梁扭转-底座扭转工况下的销轴连接受力状态，发现液压支架受到载荷时，底座销孔相较于顶梁销孔更为恶劣。 其次，考虑液压支架结构设计及实际工作环境中工况的影响，建立了考虑不同受力情况下三维有限元模型；通过液压支架结构件强度分析，从液压支架工作环境角度分析，发现支架处于危险状态与偏载、扭转及对角工况有关；通过分析得到的应力云图及采集高应力点发现，支架的高应力分布于局部区域。并根据仿真结果总结了液压支架各工况下主要结构件失效形式及产生原因。研究结果可为再制造结构优化提供理论参考。 再者，基于液压支架各结构件力学分析，得到底座销孔稳定受力情况；基于赫兹接触理论，建立销孔处接触应力理论模型；考虑材料非线性塑性变形分析理论，分析销孔处接触应力、变形及塑性应变。发现在顶梁扭转、底座扭转工况下，销轴连接接触应力超过材料的屈服极限，其接触应力分布结果具有较强的非线性；销孔的应力及塑性应变主要集中在销孔前端接触部位。研究结果可为液压支架销轴连接的优化设计提供理论参考。 最后，从再制造技术路线图出发，分析了液压支架再制造的技术路线及再制造前工艺要求；根据液压支架通用技术条件耐久性能要求，选取六种复合工况，通过nCode DesignLife对液压支架计算基于耐久性试验下的疲劳寿命，根据得到的已使用循环次数数据，计算了液压支架剩余寿命，研究结果可为后续再制造评估提供参考。从技术、环境、经济三方面出发，依据支架再制造技术路线，分别建立了依据中间参考指标的评估指标计算公式。结合剩余寿命分析，通过各影响因素评估指标建立了液压支架整机可再制造性综合评估模型。
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