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基于ANSYS workbench液压支架立柱mg4355平台

发布于:2018-03-06 21:12
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       以郑州煤机厂生产的7m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16800kN的工作阻力,以此为基础得到单根立柱的额定工作阻力为8400kN,初撑力为6185kN,并根据www.mg4355cc.com手机版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500mm,中缸的外径为470mm、内径为380mm。
       缸体材料选择常用的27SiMn无缝钢管,其抗拉强度980MPa,屈服强度835MPa。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大于3.2,将其归为厚壁容器,缸体理论壁厚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74mm,外缸理论壁厚为52mm;安全系数取3时,中缸理论计算厚度为42mm,外缸理论厚度为30m,中缸厚度为45mm,外缸厚度为40mm,设计可靠。
       在实际工况中,液压支架所受到的力包括沿着轴心的轴向压力,同时也包括与轴向成一定角度的非轴向作用力。综合矿压、支护系统特性等特征,依据MT313-92《液压支柱技术条件》中的规定,本研究选取其中2项立柱的强度校核标准:(1)立柱升至最大行程,以额定工作载荷的150%轴向加载,持续5min,不得产生永久性变形和破坏;(2)立柱升至最大行程,在柱头和缸体同侧偏心30mm的位置,以110%额定工作载荷轴向加载,持续5min,立柱整体不得产生永久性变形和破坏。在计算中已经得到中缸、大缸的壁厚能够完全满足支撑工作压力的液压油产生的应力,在分析中将外缸、中缸、活柱三体之间进行刚性连接,三体之间的力由原来的均布载荷变为集中力,如果在这种情况下设计依然能够满足要求,那么可以确定在实际工况下也能够满足要求,同时为加载方便在立柱顶端添加一个与轴线垂直的平面。
       对液压立柱以额定工作载荷进行轴向加载,每个缸体的普力比转均匀,最大应力为476.41MPa,远低于材料的许用应力。图所示为150%工作载荷下的应变图,在图中所得到的最大应变值为0.0025mm,相对于整体可以忽略,因此设计能够满足要求。对液压立柱以110%额定工作载荷轴向偏心30mm加载,加载过后的整体应力分布情况如图所示,这种情况下的应力与图中的应力相差不大,在活柱上表现最明显,有大约50MPa的应力差,而在中缸与大缸上的应力差很不明显,而且最大应力也没有达到150%工作载荷轴向加载时的最大应力;整体应变情况如图所示,各部分应变的整体分布与应力分布相似,最大应变仅为0.0025,能够满足强度标准要求。
       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。本研究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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