矿用液压支架顶梁实验研究煤疾科学研究总院北京分院·梁二君
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学术
ANSYS 液压支架 数值模报顶染
摘要：
针对液压支架使用现状，通过三维建模软件PRO/E和ANSYS软件的无缝连接方式，将液压支架的已建模型数据导入ANSYS有限元分析软件中，针对ZF3700/16/26型矿用液压支架关键部件顶梁进行强度数值模拟，找到顶梁的力学规律，对比《液压支架通用技术条件》提出支架检测的合理化方向。
前言
液压支架是维持煤矿并下连续安全作业的关健设备，广泛的在煤炭矿并中应用，对煤荧生产中支架的压死、散架、零部件损坏等问题进行力学性院分析【1】，我国的液压支架检测标准历经28年的发展，已形成了MT312-2000标准本文将利用有限元分析款件ANSYS结合三维造型软件Pro/E进行三维建模和有限元分析，对 ZF3700/16/26型液压支架主体部件预巢进行加载试验的数值模拟，得出不同工况下的力学模拟的位应力云图和位移云图，依据云图数据，验证了支架整体结构的合理性，并对其薄弱环节进行了指明，对液压支架出厂检测提供理论依据，
1.有限单元模型建立
液压支架预架是由对多块钢板焊接面成得【2-3】，项梁作为液压支架工作是直接与煤矿开采工作面预板接触的部件，其力学性能尤在整机系统中尤为关键，其结构主要包括项板、柱窝、筋板、内（外）主筋板弯板、及盖板组成。本论文以ZF3700/16/26型液压支架预巢作为具体研充对象，建立PRO/E三维实体模型如图1所示，应用无缝数据转换技术，将其导入ANSYS软件中并以so11d92四面体10节点单元进行网格划分。得到其有限单元模型如图2所示。
图1.顶荣proe模型图2.预荣有限元模型图3项案端我应力云图图4顶染端载位移云图
2.约束施加及数值模拟
项架强度试验以1.2倍额定工作阻力进行加较实验，垫块位置设置依液压支架通用技术条件》进行，即调整并遇定结快位置为端载、偏线和集中载荷。
2.1项果瑞我模拟分析
对项两端集中我荷加载试验的强度分析，对巢的外我荷由柱高进行加载，加载试验的约束垫块位置为全约束，并且控制x，y，2方向自由度是零，计算结果分别得到应力云图（图3）和位移云图（图4）。
由图3可知，在项架端载试验的最大应力为335.5Apa，位于支架预案主体外例板及顶染护帮板的内侧板与柱窝接触处；最大位移为1.67 面，位于项架中部顶板及附近外侧板。顶噪最大变形在条件规定范围内，同时最大应力小于材料届服应力，安全系数为1.04，满足支架强度要求。
2.2预架偏教模报分析
对顶梁偏载加载试验的强度分析，对顶架垫块进行全约束设置，控制x，y，z方向自由度为零，对项案柱高施加外力。得到其应力云图（图5）和位移云图（图6），图5显示最大应力为332.7Mpa，位于主体预架柱离耳板及柱宽附近筋板处，并出展现明显的应力集中效应：图 6显示最大位移为3.196m位于预架护帮板外沿。项梁最大变形在条件规定薇围内，安全系数为1.05，实际设计中可通过对柱高附近盖板焊接加强板，提高顶荣强度。
图5预梁偏载应力云图图6项染偏载位移云图图7项染扭转应力云图图8预染扭转位移云图
2.3顶染扭转模拟分析
对预梁扭转加教试验的强度分析，对预架垫快进行全约束，控制x，y，z方向自由度是零，对项梁外载萄由桂宽进行加载【4-5】，得到其应力云图（图7）和位移云图（图8），图7显示项果最大应力为295.6Mpa，位于主体顶染前侧柱窝附近的筛板处：图8显示支架扭转试验最大位移为3.33m，位于预护帮板外侧板大尺寸处，项果最大变形在条件规定范围内，安全系数为1.18，最大应力满足材料屈性的需要，满足支架强度要求。
2.4项梁集中款荷模报分析
对项梁集中载荷加教试验的强度分析，对顶梁垫块进行全约束，控制x，y，z方向自由度是零，并对项梁柱窝施加载荷【6】。得到其应力云图（图9）和位移云图（图10），图9显示策出现的最高等效应力为142.6MPa，位于预梁主体与柱窝相连接附近筋板处。图10显示在
项梁集中教荷试验中变形最大位移为1.84m。根据试验标准，项架在试验中在这种试验条件下。最不容易破坏，安全系数为2.45，预架的应力变化不大，满足支架强度要求。
通过对渡压支架主体结构项荣的伤真分析，讨论总结得到：
（1）在整个有限元分析过程中，不同工况的加载条件下顶梁筋板的应力值都比较高：
(2）对应力集中比较严重的项案结构可以真接应用强度软高的钢板进行焊接：
(3）运用有限元法进行理论计算，对模型选行可行的简化处理，合理的划分网格能够加快运算速度，提高计算精度：合理的设置边界条件，使得各工况的加载试验结果更加准确可靠。
3.结论
(1）不同工况的加载条件中，2F3700/16/26 型液压支架最大应力都体现局部应力集中现象：
(2)项的最大应力值出现在项梁端较试验中，最大应力为335pa，位于支架顶巢主体外侧板及项架护帮板的内侧板与柱高接胜附近：在液压之间检测时应特别注意对该部分的考核和加载测试。
图酒集中我用皮力团
参考文献
图10酒集中牌店力云
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作者简介：架二君（1985-）男，工学学士，助理工程师，从液压支架检测工作，
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