分析液压支架结构件的强度计算及其有限元

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1、学兔兔www.xuetutu.com第l8卷第1期(总第110期)煤矿开采Vo1．18No．1(SeriesNo．110)2013年2月CoalminingTechnologyFebruary2013浅谈液压支架结构件的强度计算及其有限元分析马端志(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)[摘要]用有限元法分析ZZS4600／13／25型液压支架在顶梁两端集中加载工况下顶梁所受应力的情况，并与传统力学计算方法计算结果进行比较，认为有限元技术应用于液压支架设计工作中是可行和必要的。[关键词]有限元分析；顶梁；应力[中图分类号]TD355．41

2、[文献标识码】B[文章编号]1006．6225(2013)01．0028．03StrengthCalculationandFinite-elementAnalysisofStructuralComponentsofPoweredSupport在液压支架的设计过程中，为确保各结构件有《液压支架通用技术条件》对一般支架型式试验、足够的强度，需根据我国型式试验规范中对各部件强度试验规定了十几种加载工况。运用有限元法可进行强度计算。由于传统的力学计算方法主要是对以对液压支架整体进行分析计算，计算周期比较危险断面进行计算，很难对结构件整体应力分布情长；对单个结构件

3、进行分析计算，虽然计算快，但况进行分析，因而对结构件整体应力分布情况难有需要知道结构件的具体边界条件。准确地了解。有限元分析法能够形象、直观展现出用有限元分析法分析顶梁两端集中载荷工况结构件任意位置处的应力值，为结构件的优化设计(受载情况如图1)下顶梁结构件应力分布情况时，提供理论依据。顶梁与掩护梁铰接孔处的边界条件可以视为顶梁的本文以ZZS4600／13／25型支撑掩护式液压支架外载，垫块A和垫块B的作用当作边界约束条件为例，运用有限元分析法和传统力学计算方法分析处理，即A的上平面与B的上平面固定，A垫支架在2200mm高度时顶梁两端承受集中载荷工况块

4、和B垫块的下平面与顶梁之间为接触面对。下顶梁所受应力的分布情况。Il1用有限元法分析顶梁所承受的应力AB、／1．1有限元分析法简述有限元分析法的基本思路是通过连续体离散化的方法，将物体假想地分割成有节点连接起来的许．-l50+一多小单元，根据所给的边界条件求得各节点所需求物理量的数值解。有限元分析法物理概念清晰，在图1顶梁两端集中加载示意工程设计中能够满足高效、高速、高精度、低成本1．3顶梁外载等现代化发展的需求，能够灵活妥善处理各种复杂由于将垫块作为结构的边界约束处理，因此，的工程问题。近年来，有限元法的发展已日趋成对液压支架的顶梁来说，其外载为转化4

5、根立柱和熟，但在液压支架设计领域的推广和应用还仍处于掩护梁所施载荷。表1为支架在2．2m高度时，立摸索阶段J。柱倾向、工作阻力及掩护梁施加力。1．2顶梁两端集中加载工况边界条件1．4有限元法分析顶梁两端集中加载工况表1支架运动与受力计算结果1．4．1顶梁网格的划分对支架结构件进行静态结构分析时，网格划分[收稿日期]2012—09—17[作者简介]马端志(1980-)，男，山东乐陵人，助理研究员，从事液压支架设计研究工作o28学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com总第110期煤矿开采2013年第1期高1{：：．／／毹、、＼

6、＼＼＼{卜＼＼7、：／／，＼／＼‘＼＼、＼j(=，、、＼"一-11、一，，，I，，，、一／一f，)／＼＼＼3145310430＼1一．．一、4一一-7’】1460ry图7顶梁前柱窝处断面面积；置，为板元左上角相对0点的坐标；X，弯曲应力；M为最大弯矩。为板元右下角相对0点的坐标；为i单元板表2列出了各板元的计算结果，根据这些值能厚度；Yo为i板元的中性轴到OX轴的距离；为够求得各板元所受的应力，根据公式(8)可知，截面中性轴的y坐标值；】，c为i板元中性轴到截面该断面顶板和腹板应力值最大，其最大值为中性轴的距离；J为截面惯性矩；为截面最大306MPa。表

7、2顶梁前柱窝断面各板元计算结果3结束语[参考文献]有限元法的分析结果与传统力学计算法所计算[1]马端志，宋德军．有限元分析法在液压支架设计中的应用[A]．中国科协2005年学术年会第20分会场论文结果基本一致，但有限元分析法能够形象、直观、集[C]．2005．全面地分析支架结构件各部位的应力，有利于支架[2]马端志，宋德军，杨保良．液压支架整架非线性有限元分析优化设计，使支架结构件具有等强度、等寿命、高[J]．同煤科技，2006(4)：1-2．可靠性、重量轻的特点，在提高支架性能的同时，[3]刘建英，刘军．ZF7200型放顶煤液压支架的有限元分析较大幅度

8、降低支架的重量及其制造成本。有限元分[J]．煤矿开采，2012，17(1)：72