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《基于有限元方法的液壓支架整架強(qiáng)度分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、煤礦現(xiàn)代化2013年第3期總第114期基于有限元方法的液壓支架整架強(qiáng)度分析姜源。馮川，張陽，吳成峰(兗礦集團(tuán)有限公司機(jī)電設(shè)備制造廠。山東鄒城273500)摘要液壓支架是煤礦綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備之一，其投資可占綜采工作面設(shè)備投資的2／3。傳統(tǒng)液壓支架強(qiáng)度試驗(yàn)方法因其自身的局限性，無法單一從設(shè)計(jì)角度去評估其質(zhì)量。采用Pro／Engineer三維建模繼而導(dǎo)入AnsysWorkbench進(jìn)行有限元分析，通過分析計(jì)算結(jié)果，對液壓支架的設(shè)計(jì)提出優(yōu)化方案。分析表明，這種設(shè)計(jì)方法在實(shí)際工程中有著巨大的應(yīng)用潛力。關(guān)鍵詞液壓支架；有限元；分析；整架
2、中圖分類號：TD355文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009—0797(2013)03—0073—03液壓支架是綜采工作面關(guān)鍵設(shè)備，其投資約占工以兗礦集團(tuán)機(jī)電設(shè)備制造廠生產(chǎn)的作面投入的2／3。其設(shè)計(jì)質(zhì)量的可靠性支架影響了工ZY2200／07／14型液壓支架為例，其主要參數(shù)為：高度作面的安全生產(chǎn)。傳統(tǒng)液壓支架設(shè)計(jì)一般經(jīng)過圖紙?jiān)O(shè)700～1400mm；寬度1470mm；中心距1500mm；工作阻計(jì)一樣機(jī)試驗(yàn)一設(shè)計(jì)優(yōu)化一生產(chǎn)定型等階段【1J。通過力2200kN。利用Pro／Engineer的建模功能，通過簡化、壓架試驗(yàn)來判斷支架質(zhì)量，即使檢測
3、到結(jié)構(gòu)某處出現(xiàn)建模、裝配等步驟建立該支架的三維實(shí)體裝配模型斷裂、變形等問題，也可能掩蓋了其他部位的強(qiáng)度不(圖1)。足和將要出現(xiàn)的破壞。在試驗(yàn)后修改設(shè)計(jì)時，僅對已破壞的部位進(jìn)行加強(qiáng)，并不能保證再次試驗(yàn)?zāi)軡M足要求。傳統(tǒng)液壓支架壓架試驗(yàn)僅對樣機(jī)整體質(zhì)量進(jìn)行考核，其中有設(shè)計(jì)質(zhì)量、工藝質(zhì)量和制造質(zhì)量等因素，無法單一從設(shè)計(jì)角度考慮支架強(qiáng)度設(shè)計(jì)中存在的不足。采用有限元方法，通過對支架在不同工況下進(jìn)行數(shù)值模擬仿真，對不同部件、部位的應(yīng)力分布進(jìn)行圖1ZY2200／07／14型液壓支架三維模型準(zhǔn)確全面的分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在不足，為優(yōu)化設(shè)計(jì)簡化后液壓
4、支架三維模型包含底座、掩護(hù)梁、連提供依據(jù)。桿、頂梁等主要部件及其聯(lián)接銷軸。1三維建模2有限元模擬及結(jié)果分析采用Pro／Engineer進(jìn)行三維建模。Pro／Engineer2．1邊界條件設(shè)定操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC)旗下的《煤礦用液壓支架)GB25974—2010中規(guī)定了液CAD／CAM／CAE一體化的三維軟件，是現(xiàn)今主流的工壓支架整架型式試驗(yàn)的各種模擬工況。因篇幅有限，程三維建模軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域本文只針對頂梁偏心加載方式進(jìn)行說明，其他工況占據(jù)重要位置?？筛鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)類似操作。根據(jù)要求，頂梁偏載試驗(yàn)時，液
5、壓支架主要由各種結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，為提高后期支架高度為最低高度加300mm。加載壓力為額定工計(jì)算速度，模型需進(jìn)行一定程度簡化，其簡化應(yīng)遵循作壓力的1．2倍。墊塊的安裝位置如圖2所示。以下原則：(1)液壓支架主要部件的相對位置關(guān)系不能改變，主要零部件、關(guān)鍵部位的尺寸不能改變；(2)次要部件如管架等對整體主要結(jié)構(gòu)受力情況影響較小部件可忽略；(3)焊縫簡化按照其強(qiáng)度不低于母材考慮；圖2頂梁偏心加載簡圖和墊塊位置b=200mm(4)液壓支架各銷軸均存在lmm～2ram的安裝使用ANSYSWorkbench軟件提供的CAD間隙，為減少有限元計(jì)算
6、時間，建模過程中，銷軸按configurationmanager功能，設(shè)置其與Pro／Engineer的與銷孔同等大小進(jìn)行建模。連接接口，將由Pro／Enginee建立的三維模型導(dǎo)入·73·煤礦現(xiàn)代化2013年第3期總第l14期40m，片裂深度400～500mm，煤幫累計(jì)幫鼓圍巖條件確定不同的支護(hù)方式。1020mm，頂?shù)装逡平?00mm，頂板累計(jì)下沉量(2)通過對留巷期間巷道錨網(wǎng)支護(hù)破壞的觀測410mm，底鼓量累計(jì)515mm。與分析，為類似條件下的沿空留巷的巷道掘進(jìn)支護(hù)工作面回采400m后，留巷側(cè)超前130m范圍內(nèi)提供重要依據(jù)
7、，以便在巷道掘進(jìn)施工時超前采取加受回采超前壓力影響，巷道變形較為明顯，超前70m強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度、優(yōu)化支護(hù)方式和支護(hù)參數(shù)，采取主動支范圍內(nèi)影響較為嚴(yán)重，墻體片深500—600mm，煤幫護(hù)，避免留巷施工期間支護(hù)強(qiáng)度不足、破壞等問題。累計(jì)幫鼓1200mm，其中頂板累計(jì)下沉量430mm，底(3)通過對巷道頂?shù)装逦灰啤蓭臀灰?、破壞?guī)鼓量累計(jì)600mm。受落底影響，墻體受壓后底部向順律的分析，可以優(yōu)化巷道斷面設(shè)計(jì)，制定針對性的支槽方向偏移，出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象，墻體底部相對上部偏移護(hù)措施提供技術(shù)保證。出200～300mm。(4)根據(jù)對煤體應(yīng)力分布與工
8、作面回采時空關(guān)順槽頂?shù)装鍨槟鄮r，受壓后容易發(fā)生變形，受93系的分析，可以了解煤體應(yīng)力的集中程度、發(fā)展變化02工作面回采側(cè)向壓力影響，留巷期間變形較嚴(yán)的規(guī)律，為工作面防沖監(jiān)測提供重要依據(jù)。重，頂板下沉量較大；9303面大面積回采后，與93參考文獻(xiàn)：02面、930l
