基于Pro/E和ANSYS-workbench的液压支架立柱强度分析

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中煤平朔煤业公司井工二矿 作者:刘海龙

  以准500 缸径的液压支架立柱为实例,利用Pro/E 软件建立立柱的三维模型,利用数据无缝链接方法导入到ANSYS-workbench 中,对液压缸的耐压能力进行计算,并对立柱整体强度进行模拟校核与分析。

液压支架的立柱参数

  本文以郑州煤机厂生产的7 m 大采高支架为研究模型,根据支架的工作要求,2 根立柱共需要承担16 800 kN 的工作阻力, 以此为基础得到单根立柱的额定工作阻力为8 400 kN, 初撑力为6 185kN,并根据缸体材料的抗拉强度和屈服强度,取较大的安全系数, 计算得到立柱大缸的外径为580mm、内径为500 mm,中缸的外径为470 mm、内径为380 mm。

立柱的强度计算

  缸体材料选择常用的27SiMn 无缝钢管, 其抗拉强度σb=980 MPa,屈服强度σs=835 MPa。在液压支架立柱工作过程中,液压油是完全封闭在液压缸内,可以简化为圆筒形受压容器,在对这种容器分析中, 其内部应力状态是与缸体内径与缸体厚度的比值有关的,在本例中,外缸与中缸的径厚比都远>3.2,将其归为厚壁容器,缸体理论壁厚

基于Pro/E和ANSYS-workbench的液压支架立柱强度分析

  式中p———液压缸的工作压力,MPa;

  D———缸体内径,mm;

  φ0———强度系数。

  经计算发现中缸的实际内部液体作用所受到的应力最大,在安全系数取5 时,中缸理论计算厚度为74 mm,外缸理论壁厚为52 mm;安全系数取3时, 中缸理论计算厚度为42 mm, 外缸理论厚度为30 m。中缸厚度为45 mm,外缸厚度为40 mm,设计可靠。

结语

  立柱是液压支架的关键部件,直接决定了液压支架的可靠性与安全性。本文通过实例介绍了缸体强度的计算过程,并通过建模介绍了支柱强度校核方法, 得到了整个支柱的受力状况与应变情况,为以后工作提供分析参考。

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