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ZY12000型液壓結構的改進

來源:網絡|發布時間:2021-03-02|瀏覽次數:
ZY12000型液壓結構的改進本文作者:陳靜 劉建英 單位:河南工程學院 機械工程系

柱窩是液壓支架重要的受力部件之一,與立柱柱頭相結合。頂板的壓力、采空區矸石下落形成的強大氣流帶來的沖擊力等均會通過立柱傳遞到柱窩上,使頂梁柱窩及柱窩附近成為易損部位。隨著礦井對大采高、大工作阻力支架需求的增加,較高的支撐力更易造成柱窩處的損壞,因此提高柱窩的強度性能對提高支架的整體強度和可靠性十分重要。文中利用有限元分析的方法和理論,將不同結構的柱窩對頂梁變形和應力的影響做對比分析,探討適合大采高、大阻力液壓支架的最佳柱窩結構。

1柱窩結構分析

依據最新液壓支架的試驗標準GB25974.1—2010《煤礦用液壓支架第一部分:通用技術條件》,對ZY12000/28/63D型大采高液壓支架進行整架強度有限元分析,有限元分析采用SolidWorks結合simulation軟件。頂梁柱窩分別采用不同結構分析柱窩及附近頂梁的受力情況。由于柱窩及其附近頂梁受力最大,且最容易損壞的情況常發生在扭轉工況,凈化工程www.schrjh.com,因此下面針對這種工況進行分析。圖1為扭轉工況時墊塊的位置。按照標準GB25974.1—2010,扭轉工況實驗時,試驗壓力為1.2倍工作壓力,支架高度為最大高度減去行程的1/3[1-3]。共建立了4種結構的柱窩模型,結構分別如圖2~圖5所示。圖2為液壓支架中常見的厚柱窩結構,已在多種支架中得到使用。但這種柱窩結構在承受較大頂板壓力時,曾發生過將頂板頂穿的事故。圖3為加上側板改進后得到的厚柱窩結構。圖4為從德國進口的支架測繪并適當改進得到的薄柱窩結構。圖5為薄柱窩加側板及底部加十字筋后的結構。文中分別對4種柱窩結構完成扭轉工況時的強度進行了有限元計算,對計算結果進行對比分析研究,為提高柱窩的力學性能提供依據。

2扭轉工況時的有限元分析過程

2.1模型的創建與處理ZY12000/28/63D型大采高液壓支架的模型如圖6所示,成都實驗室裝修www.vnnu.cn,包括頂梁、底座、前連桿、后連桿、掩護梁、立柱等多個部件。液壓支架的設計模型非常復雜,需要簡化后才能用于有限元分析,去除不承載的結構和不影響主體強度、應力的細小結構,如倒角、圓角、小孔等;除非焊縫處出現應力集中的狀況,否則主體構件的焊縫不建模;由于實驗采用內加載的方式,所以將立柱去除,用載荷替代[4-8]。簡化后的液壓支架模型如圖7所示。將4種頂梁結構與其他主要構件(底座、前連桿、后連桿、掩護梁、墊塊)裝配成3個裝配體,分別進行分析計算。液壓支架高度為。

2.2材料ZY12000/28/63D液壓支架主體結構材料為Q690,材料屬性見表1所示。

2.3約束液壓支架主構件之間的約束十分復雜,其中頂梁、底座、連桿與掩護梁之間的柱銷由于相對主結構而言很小,如果采用真實接觸運算量非常大。由于分析的重點并不是柱銷的局部強度,凈化工程www.schrjh.com,所以對于柱銷采用軟件提供的銷釘約束代替。試驗的方式采用內加載,墊塊的表面采用固定約束,墊塊和頂梁、底座的接觸面采用真實接觸,摩擦因數取0.15。

2.4載荷采用內加載的方式,載荷為12000×1.2=14400kN,載荷施加在柱窩的球面上,力的作用線沿立柱的軸線方向。

2.5網格劃分網格選用四面體單元,單元大小設定為40mm,一共劃分了71萬個單元。

2.6解算器由于單元數量達到了71萬個,所以采用軟件自帶的FFEPlus解算器進行求解。

2.7結果強度分析的結果如圖8所示,為了方便與試驗應力檢測數據進行對比,所以應力的探測點選擇在柱窩外側主筋表面的一點作為應力探測的位置。由圖8得出,改進的薄柱窩結構模型應力為338MPa;改進后并加側板和十字筋的薄柱窩結構模型應力最小,為316MPa。加側板的厚柱窩結構模型應力為368MPa;傳統的厚柱窩結構應力最大,為376MPa。綜上所述,改進后加側板薄柱窩結構為優化后的最佳柱窩結構。

3結論

通過對不同柱窩結構應力的分析及對比,找到了一種更適合大采高液壓支架的柱窩結構,為改進柱窩結構的強度設計、提高柱窩的力學性能提供了參考依據。 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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