基于Pro/E和ANSYS-workbench的液壓支架立柱強(qiáng)度分析

2014-11-27 劉海龍 中煤平朔煤業(yè)公司井工二礦

  以準(zhǔn)500 缸徑的液壓支架立柱為實(shí)例,利用Pro/E 軟件建立立柱的三維模型,利用數(shù)據(jù)無(wú)縫鏈接方法導(dǎo)入到ANSYS-workbench 中,對(duì)液壓缸的耐壓能力進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)立柱整體強(qiáng)度進(jìn)行模擬校核與分析。

液壓支架的立柱參數(shù)

  本文以鄭州煤機(jī)廠生產(chǎn)的7 m 大采高支架為研究模型,根據(jù)支架的工作要求,2 根立柱共需要承擔(dān)16 800 kN 的工作阻力, 以此為基礎(chǔ)得到單根立柱的額定工作阻力為8 400 kN, 初撐力為6 185kN,并根據(jù)缸體材料的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度,取較大的安全系數(shù), 計(jì)算得到立柱大缸的外徑為580mm、內(nèi)徑為500 mm,中缸的外徑為470 mm、內(nèi)徑為380 mm。

立柱的強(qiáng)度計(jì)算

  缸體材料選擇常用的27SiMn 無(wú)縫鋼管, 其抗拉強(qiáng)度σb=980 MPa,屈服強(qiáng)度σs=835 MPa。在液壓支架立柱工作過程中,液壓油是完全封閉在液壓缸內(nèi),可以簡(jiǎn)化為圓筒形受壓容器,在對(duì)這種容器分析中, 其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)是與缸體內(nèi)徑與缸體厚度的比值有關(guān)的,在本例中,外缸與中缸的徑厚比都遠(yuǎn)>3.2,將其歸為厚壁容器,缸體理論壁厚

基于Pro/E和ANSYS-workbench的液壓支架立柱強(qiáng)度分析

  式中p———液壓缸的工作壓力,MPa;

  D———缸體內(nèi)徑,mm;

  φ0———強(qiáng)度系數(shù)。

  經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)中缸的實(shí)際內(nèi)部液體作用所受到的應(yīng)力最大,在安全系數(shù)取5 時(shí),中缸理論計(jì)算厚度為74 mm,外缸理論壁厚為52 mm;安全系數(shù)取3時(shí), 中缸理論計(jì)算厚度為42 mm, 外缸理論厚度為30 m。中缸厚度為45 mm,外缸厚度為40 mm,設(shè)計(jì)可靠。

結(jié)語(yǔ)

  立柱是液壓支架的關(guān)鍵部件,直接決定了液壓支架的可靠性與安全性。本文通過實(shí)例介紹了缸體強(qiáng)度的計(jì)算過程,并通過建模介紹了支柱強(qiáng)度校核方法, 得到了整個(gè)支柱的受力狀況與應(yīng)變情況,為以后工作提供分析參考。