基于ANSYSWorkbench的液压支架推移杆有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第6期(总第181期)机械工程与自动化NO．62013年l2月MECHANlCALENGINEER1NG&AUTOMATIONDec．文章编号：1672—6413(2013)06-0011—02基于ANSYSWorkbench的液压支架推移杆有限元分析束田虎楠。”，王作棠。，辛林。，黄温钢。，张朋，王建华。(1．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221116；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221116；3．新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830008；4．徐州中澳能源科技有限公司，江苏徐州221008)摘要：通过在S

2、olidWorks中对液压支架推移杆进行三维实体建模和在ANSYSWorkbench中的有限元分析，不仅得到了井下3种常见工况下推移杆上最大应力和最大变形量以及其存在的危险部位．还找到了推移机构初步设计的结构缺陷，结果证明在机械零部件设计中应力集中不可忽略。关键词：液压支架；推移杆；ANSYSWorkbench；有限元分析；应力集中中图分类号：TD355．4：TP391．77文献标识码：A0引言不考虑焊缝对推移杆有限元分析的影响，将推移液压支架是煤矿重要的综采机械设备之一，其主杆作为一个实体进行整体的网格自由划分，网格类型要作用是推移刮板机、采煤机和支护顶板等。液压支选用具有蠕变、

3、膨胀、塑性、大变形、应力强大和大应变架推移机构是液压支架的关键组成部分，包括长推移能力的Solid45单元，网格尺寸为32．5，网格数为机构和短推移机构两种形式。组合式推移机构属于长37889个。推移杆网格划分如图2所示。推移机构，主要由推移千斤顶、组合式推移杆、连接头和销轴组成，其作用是推溜、移架和拉后溜[1]。1推移杆的三维实体建模图2推移杆网格划分液压支架推杆大部分是由钢板组焊而成的箱型结3推移杆的受力分析构件L2]，结构不算太复杂。为提高数值模拟的精度将在SolidWorks[4中建立的三维实体模型导入和减少计算机的迭代次数，在进行有限元三维实体建到专业的有限元分析软件AN

4、SYSWorkbench[。中，模前有必要对推杆进行合理的简化：忽略对推移杆强根据液压支架推杆的实际使用工况和受力特点，采用不度分析影响不大的筋板、导向板、导向轴、焊缝坡口等。同的约束和载荷对其强度进行有限元分析。本文主要在此原则下利用SolidWorks建立了组合式推移杆三对液压支架井下常见的3种工况进行有限元分析口]。维实体模型，如图l所示。3．1工况一(组合式推移杆推移输送机)由推移千斤顶的技术特征可知，在泵站压力为31．5MPa时，千斤顶的最大推溜力为361kN，在组合图1组合式推移杆三维实体模型式推移杆推移输送机即推溜工况下，组合式推移杆受2材料选取和网格划分压，推移杆右

5、端为固定约束。此工况下的有限元分析液压支架推杆在井底的实际受力十分复杂，为了结果如图3和图4所示。保证有足够的强度、刚度和塑性，推杆的材料选用3．2工况二(组合式推移杆拉液压支架)Q460，屈服强度一460MPa，弹性模量E=200GPa，在泵站压力为31．5MPa时，千斤顶的最大拉架泊松比：==0．28，密度』D：7850kg／m。。力为633．5kN，在组合式推移杆拉液压支架工况下组煤炭资源与安全开采国家重点实验室资助项目(SKLCRSM10X04)收稿日期：2013—05—09；修回日期；2013—05—20作者简介：田虎楠(1985一)，男，河南许昌人，助理研究员，硕士，主

6、要研究方向：矿山机械和地下煤气化技术。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com2013年第6期机械工程与自动化本着刀盘所受应力最小、变形最小的原则，综合分的映射关系，进而采用NSGA多目标优化方法进行了析选取方案二为最终优化方案。表3为不同岩石边界有效求解。结果表明：3种岩石边界和极限工况下，优下原始方案与优化方案二最大应力、变形对比结果。化求解的方法在刀盘强度和刚度方面均优于原始方案，表3不同岩石边界下原始方案与优化方案二的为TBM刀盘支撑筋结构设计提供了一种新的思路。最大应力、变形值对比参考文献：岩石边界条件及方案应力(MPa)变形(ram)[1

7、]夏毅敏．卞章括。暨智勇，等．复合式土压平衡盾构刀盘花岗片麻岩优化模型194．250．39148CAD系统开发[J]．计算机工程与应用，2012，48(36)：64-69．原始模型257．6l0．38901[2]谭青，张魁。夏毅敏，等．TBM刀具三维破岩仿真[J]．山泥质粉砂岩优化模型38．2420．077064东大学学报，2009(6)：72—77．原始模型5O．9310．07668[3]苏翠侠，王燕群，蔡宗熙，等．盾构刀盘掘进载荷的数值模混合花岗岩优化模型290．