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1、學兔兔www.xuetutu.com第l8卷第1期(總第110期)煤礦開采Vo1．18No．1(SeriesNo．110)2013年2月CoalminingTechnologyFebruary2013淺談液壓支架結構件的強度計算及其有限元分析馬端志(天地科技股份有限公司開采設計事業(yè)部，北京100013)[摘要]用有限元法分析ZZS4600／13／25型液壓支架在頂梁兩端集中加載工況下頂梁所受應力的情況，并與傳統(tǒng)力學計算方法計算結果進行比較，認為有限元技術應用于液壓支架設計工作中是可行和必要的。[關鍵詞]有限元分析；頂梁；應力[中圖分類號]TD355．41[文獻
2、標識碼】B[文章編號]1006．6225(2013)01．0028．03StrengthCalculationandFinite-elementAnalysisofStructuralComponentsofPoweredSupport在液壓支架的設計過程中，為確保各結構件有《液壓支架通用技術條件》對一般支架型式試驗、足夠的強度，需根據我國型式試驗規(guī)范中對各部件強度試驗規(guī)定了十幾種加載工況。運用有限元法可進行強度計算。由于傳統(tǒng)的力學計算方法主要是對以對液壓支架整體進行分析計算，計算周期比較危險斷面進行計算，很難對結構件整體應力分布情長；對單個結構件進行分析計算
3、，雖然計算快，但況進行分析，因而對結構件整體應力分布情況難有需要知道結構件的具體邊界條件。準確地了解。有限元分析法能夠形象、直觀展現(xiàn)出用有限元分析法分析頂梁兩端集中載荷工況結構件任意位置處的應力值，為結構件的優(yōu)化設計(受載情況如圖1)下頂梁結構件應力分布情況時，提供理論依據。頂梁與掩護梁鉸接孔處的邊界條件可以視為頂梁的本文以ZZS4600／13／25型支撐掩護式液壓支架外載，墊塊A和墊塊B的作用當作邊界約束條件為例，運用有限元分析法和傳統(tǒng)力學計算方法分析處理，即A的上平面與B的上平面固定，A墊支架在2200mm高度時頂梁兩端承受集中載荷工況塊和B墊塊的下平面與
4、頂梁之間為接觸面對。下頂梁所受應力的分布情況。Il1用有限元法分析頂梁所承受的應力AB、／1．1有限元分析法簡述有限元分析法的基本思路是通過連續(xù)體離散化的方法，將物體假想地分割成有節(jié)點連接起來的許．-l50+一多小單元，根據所給的邊界條件求得各節(jié)點所需求物理量的數值解。有限元分析法物理概念清晰，在圖1頂梁兩端集中加載示意工程設計中能夠滿足高效、高速、高精度、低成本1．3頂梁外載等現(xiàn)代化發(fā)展的需求，能夠靈活妥善處理各種復雜由于將墊塊作為結構的邊界約束處理，因此，的工程問題。近年來，有限元法的發(fā)展已日趨成對液壓支架的頂梁來說，其外載為轉化4根立柱和熟，但在液壓支架
5、設計領域的推廣和應用還仍處于掩護梁所施載荷。表1為支架在2．2m高度時，立摸索階段J。柱傾向、工作阻力及掩護梁施加力。1．2頂梁兩端集中加載工況邊界條件1．4有限元法分析頂梁兩端集中加載工況表1支架運動與受力計算結果1．4．1頂梁網格的劃分對支架結構件進行靜態(tài)結構分析時，網格劃分[收稿日期]2012—09—17[作者簡介]馬端志(1980-)，男，山東樂陵人，助理研究員，從事液壓支架設計研究工作o28學兔兔www.xuetutu.com學兔兔www.xuetutu.com總第110期煤礦開采2013年第1期高1{：：．／／毹、、＼＼＼＼{卜＼＼7、：／／，＼／
6、＼‘＼＼、＼j(=，、、＼"一-11、一，，，I，，，、一／一f，)／＼＼＼3145310430＼1一．．一、4一一-7’】1460ry圖7頂梁前柱窩處斷面面積；置，為板元左上角相對0點的坐標；X，彎曲應力；M為最大彎矩。為板元右下角相對0點的坐標；為i單元板表2列出了各板元的計算結果，根據這些值能厚度；Yo為i板元的中性軸到OX軸的距離；為夠求得各板元所受的應力，根據公式(8)可知，截面中性軸的y坐標值；】，c為i板元中性軸到截面該斷面頂板和腹板應力值最大，其最大值為中性軸的距離；J為截面慣性矩；為截面最大306MPa。表2頂梁前柱窩斷面各板元計算結果3結束
7、語[參考文獻]有限元法的分析結果與傳統(tǒng)力學計算法所計算[1]馬端志，宋德軍．有限元分析法在液壓支架設計中的應用[A]．中國科協(xié)2005年學術年會第20分會場論文結果基本一致，但有限元分析法能夠形象、直觀、集[C]．2005．全面地分析支架結構件各部位的應力，有利于支架[2]馬端志，宋德軍，楊保良．液壓支架整架非線性有限元分析優(yōu)化設計，使支架結構件具有等強度、等壽命、高[J]．同煤科技，2006(4)：1-2．可靠性、重量輕的特點，在提高支架性能的同時，[3]劉建英，劉軍．ZF7200型放頂煤液壓支架的有限元分析較大幅度降低支架的重量及其制造成本。有限元分[J]
8、．煤礦開采，2012，17(1)：72
