液压支架试验台中箱体转角座疲劳耐久性能分析

合集下载

重型牵引车油箱支架时域响应分析及疲劳寿命预测

重型牵引车油箱支架时域响应分析及疲劳寿命预测汇报人：2024-01-10•引言•重型牵引车油箱支架概述•时域响应分析目录•疲劳寿命预测•结果与讨论•结论与建议01引言重型牵引车在物流运输、工程建设等领域广泛应用，其油箱支架作为关键承载部件，对于车辆的安全性和稳定性具有重要影响。

随着重型牵引车负载的增加和行驶里程的延长，油箱支架承受的载荷逐渐增大，容易发生疲劳损伤。

对重型牵引车油箱支架进行时域响应分析和疲劳寿命预测，有助于提高车辆的安全性能，延长使用寿命，降低维修成本。

背景介绍通过对油箱支架的动态特性和疲劳性能进行评估，为提高车辆的安全性和可靠性提供技术支持。

本研究对于推动重型牵引车行业的技术进步和安全性能提升具有重要意义，有助于提高我国在该领域的国际竞争力。

针对重型牵引车油箱支架的时域响应特性和疲劳寿命进行深入研究，为优化设计提供理论依据。

研究目的和意义02重型牵引车油箱支架概述油箱支架一般由金属材料（如钢材、铝合金等）构成，设计为框架或盒状结构，用于支撑油箱并固定在车辆上。

结构油箱支架的主要功能是支撑油箱重量，并通过减震、防震设计来减少车辆行驶过程中油箱产生的振动和冲击。

功能油箱支架的结构和功能常用的金属材料包括钢材、铝合金等，这些材料具有较高的强度和刚度，能够承受油箱的重量和车辆行驶过程中的振动。

金属材料需要进行防腐处理，如喷涂防锈漆或镀锌等，以提高油箱支架的耐久性。

油箱支架的材料特性防腐处理金属材料油箱支架需要在不同温度环境下工作，包括高温和低温环境。

因此，材料需要具备较好的耐温性能。

温度湿度振动与冲击在潮湿环境下，油箱支架需要具备防潮、防锈的能力。

油箱支架需要承受来自车辆行驶过程中的振动和冲击，因此需要具备较好的抗震性能。

030201油箱支架的工作环境03时域响应分析通过构建油箱支架的有限元模型，模拟其在不同工况下的动态响应。

有限元法根据实际工作情况，设定油箱支架的边界条件和施加的载荷。

超静定液压支架疲劳寿命的仿真分析

总第210期机械管理开发Total 210 2020 年第 10 期__________________MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT____________________No. 10, 2020机械分析与设计D01:10.16525/l4-1134/th.2020.10.040超静定液压支架疲劳寿命的仿真分析李丽琼(大同煤矿集团设计研究有限责任公司，山西大同037003)摘要：采用ANSYS W orkbench建立液压支架的仿真模型，对液压支架在支护过程中的疲劳寿命进行仿真分析。

结果显示在顶梁偏心栽荷、底座集中栽荷的工况下，顶梁的疲劳寿命值较低，不能满足设计要求。

在设计生产中，要据此对液压支架进行优化设计，提高结构强度，延长液压支架疲劳寿命，保证煤矿的安全生产。

关键词：液压支架疲劳寿命仿真分析安全生产中图分类号:TD421 文献标识码:A引言我国煤炭资源开采量巨大，厚煤层资源的开采量达到了总产量的一半左右，在厚煤层的开采方法中，由于大采高综采的方式可以提高煤矿的生产能力、降低巷道布置和掘进的难度，并且可以获得较高质量的原煤，使得大采高综采技术成为进行厚煤层开采优选的方式。

一次采全高开采可以提高煤炭的回收率，成为厚煤层开采的主要方法，但在开采过程中必须要有与之相配套的自动化设备,例如采煤机、刮板输送机、液压支架等。

其中，液压支架是重要的支护设备，需要具备优良的护顶功能[1]，是保证安全生产的重要条件。

液压支架的稳定性及寿命对于矿井的安全及一次采全高的实施具有决定性的影响。

液压支架在工作过程中，受到矿井的综合作用，受力情况复杂，受到冲击作用大，对液压支架的寿命会产生一定的影响。

针对稳定性较强的超静定液压支架进行寿命仿真分析，依据液压支架的寿命分析对其结构进行一定的优化，保证液压支架的使用寿命，提高煤矿生产的安全性。

1液压支架仿真模型的建立采用A N S Y S W o r k b e n c h进行液压支架的疲劳寿命仿真分析，基本步骤如图1所示。

液压支架的疲劳性分析

型的损伤变形会逐步累积，最终形成不可逆的破坏，
故疲劳『生破坏是损伤变形累积的最终结果。有专家学
者指出，损伤变形累积的趋势表现为线性趋势，材料
所受载荷引起的损伤可通过式（１）计算。
Ｄ＝１
．
（１）
式中：Ⅳ表示循环载荷作用的次数。当材料每次所受载荷大小不变时，则在次载荷作用下材料的损伤可通过式（２）表示。
１）材料所受应力为随机应力或循环式应力；２）该类型的破坏是渐变的、破裂累积的过程，具有时间效应；
收稿日期：２０１７—１０—２４作者简介：张沛（１９９２一），男，大专，机电助理工程师，现就职于西山煤电西曲矿综采二队。
破坏断裂所经历的时间就是材料的寿命，影响因素众
多，主要包括材料所受载荷的特点、载荷变化频率以
及材料形状和力学特性等，材料的寿命还可以用承受
循环载荷的次数来表示。材料每次所受的载荷均会对其自身造成一定的损伤变形，受多次载荷作用，该类
液压支架的疲劳性分析
张沛
（西山煤电西曲矿综采二队，山西古交０３０２００）
摘要：在支架往复式的升柱降柱以及多次的冲击栽荷共同作用下支架容易发生塑性变形，最终会引起支架

六柱支撑式液压支架底座疲劳寿命分析研究

六柱支撑式液压支架底座疲劳寿命分析研究发布时间：2022-12-01T08:42:58.324Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷第15期作者：宋宇宁[导读] 为探究固体充填液压支架底座的疲劳特性，以六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象，宋宇宁（营口理工学院机械与动力工程学院，辽宁营口 115014）摘要：为探究固体充填液压支架底座的疲劳特性，以六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象，根据其结构和工作特点，对支架整体进行了受力分析，并建立了底座的受力模型，利用Pro/E软件建立了底座的有限元模型，采用有限元法，在ANSYS Workbench软件中对其在危险工矿下进行了有限元静强度分析，确定了底座强度不足的地方，根据静强度分析结果，通过Fatigue Tool模块对底座进行疲劳寿命、疲劳损伤、安全系数和疲劳敏感性分析，结果表明，底座在应力集中的位置寿命较短且损伤较大，安全系数也较低，因此建议对底座结构进行优化改进，以提高底座的抗弯抗扭能力，延长其使用寿命。

关健词：固体充填液压支架；底座；有限元法；疲劳分析充填液压支架作为固体充填的关键设备[1]，主要用于维护采煤作业空间和充填空间[2]，通过支架后部的刮板输送机向采空区运送充填物料，并通过底座尾部的夯实机构对物料进行夯实[3]，防止顶板破碎下沉，由于其结构复杂，支撑高度高，工作阻力大，所以其强度和寿命直接影响到支护充填效果和开采成本并且目前还尚未有人对尾部带有夯实机构的底座进行疲劳特性探究[4]。

选择六柱支撑式固体充填液压支架进行研究，并以底座为主要研究对象，对其进行力学分析，并采用有限元法，对其在危险工矿下进行有限元静强度分析，根据分析结果对底座进行疲劳分析。

1 六柱支撑式液压支架底座有限元分析根据底座的工作特点，通过在支架底座的不同位置设置垫块的方式，来模拟井下支架各个工况[5]，共可分为底座两侧受集中载荷、两端受集中载荷、两端受扭转载荷、受偏载、中间受集中载荷和一端集中载荷六种工况，本文选择其中较为危险的且具有代表性的扭转工况中的对角扭转工况进行分析，将垫块对底座的作用力按约束条件进行处理，对底座添加约束，并施加载荷，在ANSYS Workbench的求解选项Solution中添加位移云图和等效应力云图后求解，结果如图所示。

疲劳耐久试验在汽车零部件台架中的应用探讨

疲劳耐久试验在汽车零部件台架中的应用探讨发表时间：2019-05-09T09:15:15.180Z 来源：《新材料.新装饰》2018年9月上作者：张强刘斌[导读] 分析金属零部件疲劳损坏的根本原因，将相同的汽车零部件的台架与实际道路疲劳损伤值进行比较，找出关键影响因素，便可制定台架耐久测试的标准。

在保证一定的疲劳损伤谱的同时，借助算法的优化来对试验程序进行优化，从而让试验周期得到最大限度的缩短。

本文将以道路模拟台为例，探讨汽车车身耐久试验标准的大致过程。

关键词：（长城汽车股份有限公司，河北保定 071000）摘要：分析金属零部件疲劳损坏的根本原因，将相同的汽车零部件的台架与实际道路疲劳损伤值进行比较，找出关键影响因素，便可制定台架耐久测试的标准。

在保证一定的疲劳损伤谱的同时，借助算法的优化来对试验程序进行优化，从而让试验周期得到最大限度的缩短。

本文将以道路模拟台为例，探讨汽车车身耐久试验标准的大致过程。

关键词：金属疲劳损坏；相对疲劳损伤谱；台架试验；台架耐久试验标准引言：零部件不但对车的质量产生重要影响，同时也将对车辆的使用寿命产生直接影响，整车的安全性能和环保要求也会受到影响。

因此，主机厂在生产出零部件的时候，非常有必要对所生产的零部件进行试验，从而保证产品的安全性和可靠性。

但是，由于零部件是在整车上应用的，所以进行零部件验证试验时，需要在零部件台架试验过程中考虑到对整个零部件系统进行验证。

一、汽车零部件耐久试验的简略的叙述一般而言，新车型在上市之前，其系统和零部件的质量还需要进行一定的验证，因此，各种测试手段对新车型的零部件和系统的测试保证了其优良质量。

在测试过程中，要尤为重视对其进行的疲劳耐久试验。

对于零部件耐久试验的开展来说，现在国内主要针对两个方面：道路试验和台架耐久试验。

对于道路试验来说，指的是让一些仍在研发的汽车根据标准工况在道路试验场完成固定里程数的实车试验，当试验结束之后，再对汽车的状态进行检查，判断其是否符合汽车设计的要求；而台架耐久试验是根据实车情况通过一定的设备和工装固定待测零部件或者系统，按照耐久试验的标准的要求对其进行相应强度、频率和一定次数的测试，在完成测试之后，被测零部件也要进行相应的检测，从而得出结果，判断其是否满足设计的要求。

液压支架评估报告

液压支架评估报告液压支架是一种常用的工业设备，广泛应用于各种领域。

液压支架的评估报告主要对其性能、安全性、可靠性、经济性等方面进行评估和分析。

首先，液压支架的性能是评估的重点之一。

性能评估主要包括液压支架的承载能力、操作性能和稳定性。

承载能力是指液压支架能够承受的最大载荷。

评估时需要考虑到液压支架的设计参数、结构强度等因素，并进行试验验证。

操作性能是指液压支架的使用便捷程度和操作灵活性。

评估时需要考虑到液压支架的控制系统、操作界面、动作响应速度等因素。

稳定性是指液压支架在工作过程中的稳定性能。

评估时需要通过稳定性分析和模拟计算来判断液压支架的稳定性。

其次，液压支架的安全性是评估的关键。

安全性评估主要包括液压支架的结构安全和使用安全。

结构安全是指液压支架在正常使用状态下不发生破坏和变形的能力。

评估时需要考虑到液压支架的结构稳定性、材料强度等因素，并进行强度计算和有限元分析。

使用安全是指液压支架在使用过程中不对人员和环境造成威胁的能力。

评估时需要考虑到液压支架的安全保护装置、控制系统的可靠性、操作规范等因素。

第三，液压支架的可靠性是评估的重要指标之一。

可靠性评估主要包括液压支架的使用寿命和故障率。

使用寿命是指液压支架在正常使用条件下能够持续运行的时间。

评估时需要考虑到液压支架的材料、制造工艺、设计参数等因素，并进行寿命试验验证。

故障率是指液压支架在使用过程中发生故障的概率。

评估时需要考虑到液压支架的可修复性、维护性等因素，并进行可靠性分析和故障率计算。

最后，液压支架的经济性也是评估的一项重要指标。

经济性评估主要包括液压支架的成本和效益。

成本包括液压支架的购买成本、运营成本、维护成本等。

效益包括液压支架的使用效果、工作效率提升、成品质量改善等。

评估时需要综合考虑到液压支架的成本和效益，并进行经济性分析和比较。

综上所述，液压支架评估报告主要包括性能评估、安全性评估、可靠性评估和经济性评估等多个方面。

通过对液压支架进行综合评估，可以为用户选择合适的液压支架提供参考依据，并保证其在使用过程中具有良好的性能、安全性和可靠性。

液压制动软管疲劳耐久性能研究

ࢺᣀՓ
ʼ᡹ ԾᣀՓ
ᣃክ૜Ү
ʽ᡹
图4 液压制动软管振动方式示意
1. 3. 2 屈挠疲劳耐久试验屈挠疲劳耐久试验按照GB 16897—2022进
行，将液压制动软管 A，B，C 安装在屈挠疲劳试验机上，直到软管破裂，记录屈挠疲劳寿命。
2 结果与讨论 2. 1 模拟实车耐久试验
᧚࡚ଋܿ ҃Үᣃክ ᧚࡚ଋܿ ҃Үᣃክ ᧚࡚ଋܿ
图2 液压制动软管总成
· 77 ·
橡胶科技理论·研究
2024 年第 22 卷
液压制动软管结构参数如表1所示，其中PET 为聚酯，PVA为维纶。
表1 液压制动软管的结构参数
项目
中层胶厚度/mm 编织层材料
A 0. 2 PET线
液压制动软管编号
随着我国经济的快速发展，汽车已逐渐走进千家万户，成为人们重要的出行工具。汽车的行车安全越来越被人们所重视，而行车安全与车辆的制动性能密不可分。液压制动软管作为车辆制动系统中重要的零部件之一，其性能直接影响到车辆的制动性能，从而决定了车辆的行车安全，其中液压制动软管的疲劳耐久性能尤为重要。
件，2020（1）：37-39. 收稿日期：2023-11-30
Study on Fatigue Durability of Hydraulic Brake Hose
B
C
0. 1
0
PET线 PET线
D 0. 2 PVA线
注：其他参数相同。
1. 2 主要设备和仪器
Φ40 mm小开口扣压机，南京明伟机电科技

井下液压支架箱型焊接结构疲劳行为试验分析

井下液压支架箱型焊接结构疲劳行为试验分析
常琼
【期刊名称】《机械研究与应用》
【年(卷),期】2024(37)2
【摘要】液压支架在井下高动态载荷作用下,通常会发生疲劳失效的现象。

因断裂位置一般在焊接接头处,故存在严重的应力集中问题。

为了研究并进一步提高液压支架的疲劳强度,该文采用有限元分析的方法,对疲劳失效可能发生的位置进行了分析。

并对危险部位采用不同形式的焊接接头进行疲劳试验,得到了导致液压支架发生疲劳损伤的主要原因。

该研究将为液压支架焊接结构的疲劳设计提供理论参考。

【总页数】3页(P164-166)
【作者】常琼
【作者单位】晋能控股集团晋华宫矿机分厂
【正文语种】中文
【中图分类】TD355.4
【相关文献】
1.箱形焊接结构全尺寸疲劳试验研究
2.30 MN液压支架试验台结构静力强度及疲劳寿命分析
3.井下液压支架结构件焊接工艺分析
4.井下液压支架结构件焊接工艺研究
5.某型车尿素箱支架结构振动分析及试验研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

油箱支架疲劳寿命仿真分析

油箱支架疲劳寿命仿真分析汽车油箱支架是燃油供给系统中的重要部件，承受油箱的质量载荷，其主要的损伤形式是在路面冲击载荷作用下发生的疲劳失效。

本文基于某型车出现失效问题的油箱支架的有限元模型进行了静强度分析和疲劳寿命分析，有限元仿真结果与该件破坏结果相一致。

对油箱支架结构进行设计改进，并对改进结构进行了静强度和疲劳寿命分析，满足设计要求，而且在使用过程中没有发现早期断裂现象。

0 引言汽车燃油供给系统是汽车动力的来源，其中油箱支架支撑着油箱质量，一旦发生破坏将会直接导致油箱的脱落，动力源中断，因此要求油箱具有一定的强度和使用寿命，满足整车使用要求，提高燃油供给系统的稳定性。

对于重型商用车来说，油箱一般都在380升以上，质量相应增大，而且对于行驶路面状况比较差的工程用车来说，路面冲击大，油箱支架的工作环境更加恶劣，所以对于油箱支架的强度提出更高要求。

因此合理设计油箱支架，使其以尽量小的质量满足强度和使用寿命要求，将有利于整车减重和提高燃油供给系统的稳定性。

本文以有限元分析为手段，研究油箱支架的静强度和疲劳行为，基于Hypermesh/Radioss平台进行静强度和疲劳寿命分析计算，同时对原结构件分析结果与实车破坏样件进行对比，仿真分析结果与破坏件破坏形式完全吻合，真实可靠地反映了油箱支架的破坏机理。

同时对改进的油箱支架进行了静强度和疲劳寿命分析，满足设计要求，避免了应力集中和早期断裂现象。

1 油箱支架破坏问题描述此次油箱支架出现破坏的车型主要是牵引车，运行路面一般是在二级公路以上的路面条件，车辆在行驶约7000公里左右时出现批量性的裂纹隐患或断裂，如图1、图2为断裂件形貌。

油箱支架在运行过程中，主要承受油箱的质量载荷，同时会有动载系数的影响，即路面冲击，使油箱支架的受力环境变得更加恶劣。

油箱支架破坏初步判断为疲劳断裂，由于支架为两件“几”型钢焊接而成，焊接位置没有外加强筋板，较为薄弱，且在工作期间经受冲击载荷，两块型钢的焊缝处容易形成应力集中点，再加上可能存在的焊接缺陷，在应力集中点和焊接缺陷部位逐渐产生细微裂纹，形成疲劳源，随着行驶里程的增加，裂纹逐渐扩展，构件的截面被逐渐消弱，以致不能承受所加载荷而突然发生脆性断裂。

大型模锻液压机机架疲劳寿命试验台液压系统设计方案与实验

第3章阀块设计及建模仿真分析3.1液压阀块的介绍液压阀块是液压系统无管化连接方式的一种常用方法。

液压阀块在液压系统中的重要性已越来越被人们所认识，其应用范围也越来越广泛。

液压阀块的使用不仅能简化液压系统的设计和安装，而且便于实现液压系统的集成化和标准化，有利于降低制造成本，提高精度和可靠性。

然而，随着液压系统复杂程度的提高，也增加了液压阀块设计的难度，若设计考虑不周,就会造成制造工艺复杂、加工成本提高、原材料浪费、使用维护烦琐等一系列问题。

3.2液压阀块的设计1)设计原则液压阀块的油路要符合液压系统原理图是设计的首要原则。

设计阀块前，先要确定哪一部分油路可以集成。

每个块体上包括的元件数量应适中，元件太多阀块体积大，设计、加工困难；元件太少,集成意义不大，造成材料浪费。

在阀块的设计中，油路应尽量简捷，尽量减少深孔、斜孔和工艺孔。

阀块中孔径要和流量相匹配，特别应注意相贯通的孔必须保证有足够的通流面积，注意进出油口的方向和位置，应与系统的总体布置及管道连接形式相匹配，并考虑安装操作的工艺性，有垂直或水平安装要求的元件，必须保证安装后符合要求。

对于工作中须要调节的元件，设计时要考虑其操作和观察的方便性，如溢流阀、调速阀等可调元件应设置在调节手柄便于操作的位置。

需要经常检修的元件及关键元件如比例阀、伺服阀等应处于阀块的上方或外侧,以便于拆装。

液压阀块共有六个表面，其各表面的功用如下:a)顶面和底面：阀块的顶面和底面为叠积接合面，表面布有公用压力油孔、公用回油孔、泄漏油孔及四个螺栓孔；b)右侧面：右侧面安装经常调整的元件，有压力控制阀类如溢流阀、减压阀、顺序阀等，流量控制阀类如节流阀、调速阀等；c)前侧面：安装方向阀类，如电磁换向阀、单向阀等；当压力阀类和流量阀类在右侧面安装不下时，应安装在前侧面,以便调整；d)后侧面：安装方向阀类等不调整的元件；e)左侧面：左侧面设有连接执行机构的输出油口，外测压点及其他辅助油口,如蓄能器油孔、接备用压力继电器油孔等。

液压支架性能试验浅解

在同温度下压力不得下降或不得渗漏。（）５强度试验以额定载荷的２０轴向加载，０％持续５ｉ，ｍｎ缸体和活塞不得产生永久变形和破坏。（）６缸体爆破试验将缸体两端封闭，用加压泵逐渐增压直至缸体破坏，录破坏压力，记不得破裂成块。
液压支架作为综合机械化采煤方法中的一种强力支护设备，为采煤工作面实现安全、高效、自动化与连续生产发挥了巨大的作用。液压支架支护、移溜、放煤等功能的实现是靠各种油缸和控制阀来传递动力的，液压元件和系统性能的优劣，接影这些直
图１试验机液压原理图
２１２试验内容．．
作者简介：刘振华（９６一）男，１６，大学，开滦铁拓重机公司机械助理工程师。
・
６・Ｏ
刘振华：液压支架性能试验浅解立柱及千斤顶整体试验包括空载行程、最低启动压力、活塞腔和活塞杆腔密封性能、耐久性能、强度要求和缸体爆破等７。项（）载行程全程往复动作３次，得有涩１空不滞、爬行和外渗漏等现象。（）低启动压力空载工况下，渐升压，２最逐分别测定各级缸活塞腔和活塞杆腔的启动压力，活塞腔启动压力不得超３５Ｐ（．Ｍａ不包括底阀的阻力损失）活塞杆腔启动压力不得超过７５ａ，．ＭＰ。（）３活塞杆密封性能试验立柱缩至最小高度，活塞杆分别在１ａ和１０ＭＰ１％额定泵压下稳压５ｎｍｉ，其中一根稳压４，同温度下压力不得下降或不得ｈ在渗漏。（）４活塞腔密封性能试验立柱升至２３全行／

ZY68002347液压支架的力学和疲劳寿命分析

ZY6800/23/47液压支架的力学和疲劳寿命分析作者：贾维维,孟海岗,周俊,张少秋,姜仁坤 ,郝玲,徐廷君来源：《科技传播》2011年第14期摘要利用MATLAB和 ANSYS Workbench 及 Fatigue 等分析软件，对ZY6800/ 23/ 47型两柱掩护式液压支架的不同工况进行受力分析，得到其应力、位移和疲劳寿命云图。

对今后该支架的设计与改进提供理论依据。

关键词 MATLAB；ANSYS Workbench；液压支架；力学；疲劳寿命中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）47-0101-01煤矿用液压支架是综采工作面的支护设备，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项作业的正常进行。

其性能的好坏关系到综采工作面的安全、生产效率和煤矿经济效益。

特别是安全性要求，直接关系到井下工作人员、设备及整个综采工作面的安全。

液压支架的主要构件属于复杂结构件，并且其工况复杂，长期承受变化的动态载荷，因此，疲劳是其主要的失效形式。

如何准确评估其疲劳寿命一直是人们关注的焦点，疲劳分析法就是用来处理动应力及由此产生的破坏的基本方法。

本文以 ZY6800/ 23/ 47型两柱掩护式液压支架为研究对象，利用MATLAB和 ANSYS Workbench 及 Fatigue 等分析软件，对其应力、位移和疲劳寿命进行对比分析研究。

1 工况及载荷的确定根据MT312《液压支架通用技术条件》中压架试验标准，主体结构件强度试验分13种工况。

分别是：1）底座两端加载；2）底座内侧对称加载；3）底座前扭转加载；4）底座后扭转加载；5）底座四角加载；6）底座外侧对称加载；7）底座对角加载；8）顶梁两端加载；9）顶梁前扭转加载；10）顶梁偏心载；11）顶梁后扭转加载；12）顶梁对角加载；13）顶梁纵向中间加载。

试验方法为立柱内加载，除10顶梁偏心加载试验压力为1.1倍工作阻力，其余试验压力为1.2倍工作压力。

液压支架试验台说明书

目录绪论 (1)第1章立柱试验台总体结构方案设计 (2)第1.1节立柱试验台检测项目和实验方法 (2)第1.2节拟定试验台总体结构 (3)第2章内加载液压系统设计 (4)第2.1节液压技术简介 (4)第2.2节液压加载系统工况分析及设计要求 (7)第2.3节液压加载系统方案设计 (7)第2.4节拟定内加载系统原理图 (10)第2.5节确定系统供油压力 (12)第2.6节计算系统各工况的流量 (12)第2.7节液压泵的参数计算与型号选择 (13)第2.8节与液压泵匹配的原动机的选择 (18)第2.9节液压元件的选择 (20)第2.10节内加载液压系统的验算 (29)第2.11节油箱的设计 (33)第2.12节泵站结构布置设计 (38)第3章增压液压缸设计 (40)第3.1节增压液压缸工作原理 (40)第3.2节增压缸主要结构尺寸计算和性能参数确定 (42)第3.3节增压缸大缸筒的计算 (44)第3.4节增压缸小缸筒的计算 (48)第3.5节缸体长度的确定 (51)第3.6节活塞的最小导向长度H的确定 (52)第4章试验台控制系统设计 (53)第4.1节监控系统发展历程 (53)第4.2节支架试验台监控系统 (56)第4.3节系统设备选择 (59)第4.4节电磁阀控制回路设计与实现 (60)第4.5节上下位机通信设计与实现 (61)第4.6节控制系统的程序设计 (62)结论 (66)参考文献 (67)附录 (70)英文原文 (71)中文译文 (76)致谢 (80)绪论课题研究背景和意义液压支架的立柱以乳化液为工作介质,在液压支架支护采煤工作面顶板、破碎顶板方面起到了至关重要的作用。

液压支架立柱的可靠性及安全性直接关系到矿井生产的正常化及煤矿工人的人身安全。

随着中国煤炭工业的不断发展，国家对安全生产治理力度的加大，对矿用机电设备检测技术提出了更高的要求。

由于我国煤炭工业的迅猛发展，大型综采配套现代化矿井逐年增加，液压支架的使用量逐年上升,并且随着技术的革新，单根立柱的缸径已经突破400mm，额定工作压力突破43Mpa,额定工作阻力达到5400kN，向大缸径、超高压、大工作阻力发展是矿用液压支架发展的大势所趋，相信在不久的将来，单根工作阻力超过8000kN的立柱便会设计制造并投产使用，到那时检修量和实验的工作量也大大增加。

挖掘机工作装置台架疲劳试验载荷等效方法研究

12#
74.57
74.83
74.9
74.57
71.24
13#
56.12
56.16
56.05
55.52
55.01
为了求得最佳加载角度，将实测比例系数和仿真比例系数相减，比较两者之间的差值，将系数差值绘制成线图，结果如图7所示。
图7 差值图
由图7可知，对于10#、13#测点，加载角度对系数的影响不是很大，2#、3#、5#测点受加载角度的影响很大。因此，主要考虑动臂上三个测点的最优加载角度。对动臂上三测点系数差值曲线分别进行拟合，得到对应
ᓄਈ
400 300 200 100
0 -100
0
50
100
150
200
250
ᰦ䰤WV
图3 实测应变-时间历程
1.2 载荷信号处理在挖掘测试过程中，由于各类传感器、测量仪器本
身的精度原因、试验环境的影响以及人工操作的误差等影响，造成实测原始信号中存在干扰信号，从而使原始信号与真实信号之间存在差异，因此需对其信号进行预处理，剔除其中无用的干扰信号。信号处理主要包括去零漂、去奇异值、滤波等。
4000
2000
0
-2000
-4000
-6000
-8000
-10000
150
200
250
300
ᰦ䰤V
(d) 斗尖载荷MX
Mx/N.m
My/N.m
6000
4000
2000
0
-2000
-4000
-6000
-8000
-10000
-12000
-14000
-16000
150

多种工况下液压支架底座的性能分析

引言在进行机械化开采的过程中，液压支架是重要设备，对顶板及围岩起到支护作用，保证了工作面的安全及连续生产[1]。

底座作为液压支架的主要承载零件，承受顶板到底板的压力的同时，还要保证足够的刚强度，在不同的工况下，底座承受的载荷也随之变化，对底座的结构及性能具有较高的要求。

采用ANSYS 有限元分析的方式，对不同工况下的液压支架底座进行分析，据此对底座的结构进行优化，既可以节约液压支架的生产成本，还可以提高其性能，提高液压支架的稳定性及使用寿命，提高煤矿开采的效率和安全性。

1液压支架底座的模型建立对液压支架的底座性能进行分析，首先要建立底座的模型，采用Pro/E 软件进行建模。

Pro/E 在三维模型软件中具有广泛的使用，采用参数化的设计进行建模，可以方便地进行模型的构建[2]。

选择基准面进行草图的绘制，通过拉伸、选择等特征进行基本特征的创建，最后通过倒角、圆角等指令进行底座的造型设计。

在进行建模的过程中，为了建模及后续计算的方便，对底座的细小结构特征进行一定的简化处理，得到液压支架的底座模型如图1所示。

对于底座的三维模型，导入到有限元分析软件ANSYS Workbench 中，对于模型进行网格划分。

本次分析中选择四面体单元网格对液压支架底座进行网格划分，由于单元网格的数量及网格的大小对计算的结果具有重要的影响[3]，在进行网格划分的过程中，充分考虑计算的精度及所需的时间，选择单元网格的大小为15mm ，对底座模型进行网格化处理。

底座的材料选用Q550高强度结构钢，进行材料参数的设定。

在工作过程中，液压支架承受围岩的压力载荷，通过不断地传递，底座承受主要的压力作用，设定底座的底面为固定约束，在液压支架承受不同类型的载荷作用时，分析底座的应力及变形情况[4]。

2多种工况下液压支架底座的性能仿真分析底座随着液压支架受力作用的不同，其承受的载荷作用也不同，依据液压支架的不同工况进行底座的性能分析。

由于主要对底座的性能进行分析，选取液压支架的典型工况形式为顶梁两端集中载荷、顶梁偏载及底座扭转载荷三种形式[5]，采用ANSYS Workbench 进行底座的应力及变形分析。

某型组合挂车液压悬架疲劳寿命分析的开题报告

某型组合挂车液压悬架疲劳寿命分析的开题报告一、研究背景及意义组合挂车是现代物流运输中重要的一种运输工具，液压悬架作为其中重要的组成部分之一，承载着整个挂车的重量和震动，发挥着重要的功能。

一旦液压悬架发生失效，不仅会带来经济损失，更有可能对行车安全产生严重影响，甚至危及驾乘人员生命财产安全。

因此，对组合挂车液压悬架的疲劳寿命进行分析具有非常重要的意义。

二、研究目的与内容本研究旨在针对某型组合挂车液压悬架的结构特点和工作环境等方面，通过有限元模拟和实验测试的方法，分析组合挂车液压悬架的疲劳寿命及影响因素。

具体内容包括：1. 通过实验测试和计算分析，探究液压悬架的工作机理，并对挂车真实工况进行模拟分析，全面了解其疲劳损伤形式和机理。

2. 针对液压悬架的实际工作环境和载荷特点，进行有限元仿真分析，建立液压悬架的数字化模型。

3. 通过有限元分析，研究受力关键部位的应力分布变化，进而确定悬架零部件的疲劳寿命评估标准。

4. 利用疲劳试验数据，验证有限元计算方法的准确性，为后续疲劳寿命分析提供可靠的基础数据。

三、研究方法和步骤本研究将采用以下方法和步骤：1. 文献调查和实地考察，深入了解组合挂车液压悬架结构特点、工作机理和疲劳寿命的研究现状及其存在的问题。

2. 建立液压悬架的有限元模型，进行疲劳分析，通过提取受力关键部位的应力分布变化进行疲劳寿命评估。

3. 根据实验数据验证有限元计算方法的准确性，优化组合挂车液压悬架的结构设计和材料选择等方面，提高组合挂车运输效率和安全性。

四、研究预期成果本研究预计可达到以下预期成果：1. 系统分析某型组合挂车液压悬架的工作机理和疲劳寿命特点。

2. 建立液压悬架的有限元模型，实现针对受力关键部位的分析及疲劳寿命评估。

3. 验证有限元计算方法的准确性，为后续的疲劳寿命分析提供可靠的模型和数据支撑。

4. 对组合挂车液压悬架的设计和材料选用提出优化建议，提高其性能和寿命，为现代物流运输提供更加安全、高效的交通保障。

商用车油箱支架疲劳寿命仿真分析

商用车油箱支架疲劳寿命仿真分析摘要：本文通过有限元分析方法对商用车油箱支架进行疲劳寿命仿真分析。

首先，对油箱支架进行CAD建模，并进行网格化处理。

然后，设置载荷边界条件和材料参数，并进行静力学分析和动力学分析。

最后，通过疲劳分析模块对油箱支架的疲劳寿命进行预测。

关键词：商用车，油箱支架，疲劳寿命仿真，有限元分析正文：1.引言商用车油箱支架是支撑油箱的重要结构组件，在行驶过程中承受着高频繁的振动和不同方向的载荷作用。

长期以来，由于缺乏科学的仿真分析与设计，油箱支架的开裂和断裂现象时有发生，严重影响车辆的安全性和经济性。

因此，对商用车油箱支架进行疲劳寿命仿真分析是非常必要的。

2.有限元建模本文以某商用车油箱支架为研究对象，使用SolidWorks软件进行建模，并进行网格化处理，模型如图1所示。

3.载荷边界条件及材料参数商用车油箱在行驶过程中承受着重量、加速度、离心力等各方向的载荷作用。

在本文研究中，载荷作用主要为油箱自身重量和道路悬挂系统的振动。

具体边界条件设置如下：（1）固定边界条件：保持油箱支架的底面固定不动；（2）载荷边界条件：施加垂直于油箱底面的自重载荷和沿x，y，z三个方向的振动载荷。

本研究采用了汽车工程中常用的材料模型——线性弹性模型，根据油箱支架的材料属性，将弹性模量、泊松比等材料参数设置在有限元分析中。

4.仿真结果分析使用ANSYS有限元软件对油箱支架进行静力学和动力学分析，得到了相应的应力和变形云图。

如图2和图3所示。

图2和图3显示了油箱支架受力情况下的主应力和主应变分布云图。

可以看出，在载荷作用下油箱支架主要处于拉伸、剪切和扭转的力态中，其中油箱底部呈现较大的主应力。

图4为油箱支架的疲劳寿命预测结果。

疲劳分析中采用了基于Miner准则的线性累积疲劳损伤分析法，分析油箱支架在车辆运行过程中的疲劳破坏情况。

预测结果表明，商用车油箱支架的疲劳寿命约为150,000km。

5.结论通过有限元仿真分析，本文对商用车油箱支架的受力和变形特征、疲劳寿命进行了预测和分析，为商用车油箱支架的设计与改进提供了一定的理论依据。

机械工程中压力容器的疲劳寿命分析与改进

机械工程中压力容器的疲劳寿命分析与改进在机械工程中，压力容器被广泛应用于各种领域，如石化、电力、航空航天等。

然而，由于使用过程中受到不断变化的压力和温度等因素的影响，压力容器容易发生疲劳破坏，从而导致安全事故的发生。

因此，研究压力容器的疲劳寿命分析与改进具有重要意义。

首先，压力容器的疲劳寿命分析是了解其寿命的重要手段。

疲劳寿命分析主要通过应力-应变曲线、载荷频率及材料性能等参数来评估压力容器的疲劳寿命。

通过分析容器受力情况，找出应力最大的位置，确定疲劳断裂的起始点，可以计算出压力容器的寿命。

而在疲劳寿命分析的过程中，还需要考虑到材料的疲劳性能、载荷的作用形式以及工作环境等因素。

通过系统分析和实验验证，可以准确评估压力容器的疲劳寿命，为改进提供理论依据。

其次，在分析压力容器的疲劳寿命后，需要采取一系列改进措施来提高其使用寿命。

一种常见的改进方法是采用更优质的材料。

高强度材料具有更好的抗疲劳性能，能够提高压力容器的寿命。

此外，还可以通过优化压力容器的结构设计来减少应力集中，改善其疲劳性能。

例如，增加圆角、改变接缝的设计等，都可以降低应力集中的程度，从而延长压力容器的使用寿命。

此外，还可以采用表面处理等方法来提高材料的表面质量，减少表面缺陷对疲劳寿命的影响。

另外，监测和维护也是延长压力容器寿命的关键因素之一。

通过定期的检测和维护，可以及时发现和处理压力容器的安全隐患，避免事故的发生。

常用的监测方法包括无损检测、磁粉探伤等技术，可以对压力容器进行全面的检测。

此外，在维护方面，需要及时更换老化的部件，保持压力容器的正常运行状态。

只有加强监测和维护工作，才能确保压力容器的安全使用。

综上所述，压力容器的疲劳寿命分析与改进在机械工程中具有重要意义。

通过分析容器的受力情况，确定疲劳断裂的起始点，可以准确评估容器的寿命。

而通过采用更优质的材料、优化结构设计以及加强监测和维护工作，可以提高压力容器的使用寿命。

只有不断加强研究和实践，才能不断完善压力容器的设计与制造，确保工程结构的安全性和可靠性。

箱形臂架液压油管支座疲劳寿命仿真分析

箱形臂架液压油管支座疲劳寿命仿真分析摘要：针对箱形臂架上液压油管支座焊缝开裂的问题，采用等效结构应力法的手段对焊缝疲劳寿命进行评估分析。

首先分别采用shell单元和四面体单元、六面体单元对箱形臂架液压油管支座附件焊接结构进行离散，并利用Fesafe中Verity模块进行焊缝疲劳寿命评估，对比分析三种网格类型对应力和疲劳寿命计算精度的影响，并针对焊缝开裂的问题进行分析及结构优化。

结果表明：三种单元类型静强度计算获得应力分布趋势一致，但shell单元模型最危险位置不合理，通过对焊缝布置位置进行优化，焊缝的疲劳寿命分别提升15.3倍及213倍。

关键词：单元类型；计算精度；疲劳寿命；固定附件中图分类号：TG405文献标识码：A0引言焊接结构由于焊缝处存在应力集中、焊缝缺陷和残余应力，这些焊接工艺特点决定了焊接接头的疲劳强度一般都低于母材[1]，这样大多数焊接结构在实际使用过程中的疲劳破坏多发生在焊缝处，所以焊接结构设计时除静强度校核外，有必要进行疲劳设计。

现在比较常用的焊缝疲劳寿命评估方法有名义应力法[2]、热点应力法[3]、等效结构应力法[4]。

工程机械具备工作环境恶劣、工作载荷变化复杂的特点，会导致装备产生疲劳失效。

随车工程机械行业的国际化，设计者提出了以寿命为目的的抗疲劳设计方法，大大的提高了疲劳强度，延长产品寿命，安全性和耐久性[5]。

但是设计者对盖板、支架等许多非承载的附件关注较少，焊接附件开裂，裂纹在主要结构件上进行扩展导致失效。

本文以工程箱形臂架箱形臂架安装液压管线的支座附件为研究对象，如图1所示，针对支座附件在使用过程中发生开裂的问题，采用有限元手段分析液压油管支座的静强度和疲劳行为，查找开裂原因并提出结构修改建议。

图1 支座焊缝开裂1 有限元模型建立1.1模型简化与网格划分本文以箱体臂架液压油管支座焊接为例进行分析，为降低工作量，提升仿真效率，对模型进行简化，提取箱体顶板上安装的液压油管固定支座为研究对象进行建模分析。

液压支架强度可靠性优化设计方法研究论文

液压支架强度可靠性优化设计方法研究论文液压支架强度可靠性优化设计方法研究论文1基于最大应力约束的强度可靠性优化设计1.1优化变量设定在对液压支架掩护梁结构进行优化的阶段中，液压支架中的主要参数以及空间尺寸已经基本完成设计，为恒定状态。

因此，设计变量可以选取支架主要部件所对应的钢板厚度，同时可在有限元优化中对其初始值进行定义。

假定对于液压支架掩护梁而言，3个板厚分别定义为T1，T2，T3，均为设计变量，T1取值为25.0mm，为掩护梁竖筋板板厚，T2取值为25.0mm，为掩护梁上顶板板厚，T3取值为25.0mm，为掩护梁下腹板板厚。

该状态下掩护梁整体质量为3345.0g。

1.2有限元优化分析在有限元分析过程当中，选择掩护梁受力条件最为恶劣的偏载工况作为加载方式。

在此工况下，整个液压支架的实验高度取值为2400.0mm。

应力极限值在460.0MPa范围内，因此可设定掩护梁重量最小作为强度可靠性优化设计的基本目标。

同时，遵循现行国家标准，将设计变量的增长步长设置为5.0mm。

同时，对于液压支架而言，厚度在15.0mm以下的板材较为单薄，与液压支架其他组件结构无法相互配合，因此缺乏实际意义，故而在可靠性优化设计分析中，按照下表方式选择板厚，计算相应的组合方案。

1.3有限元优化结果分析根据在不同组合方案下得到的数据分析来看，按照表1所取值IDE 各种板厚组合方案均能够满足液压支架掩护梁结构强度可靠性优化设计中“掩护梁最大受力不超过屈服极限水平”的要求。

在此状态下，在液压支架重量取最小值时，板材厚度T1，T2，T3均取值为20.0mm，与之相对应的.探测点1应力水平为398.9MPa，探测点2应力水平为413.7MPa，可以满足应力标准要求，对应的液压支架掩护梁质量水平为2992.29kg。

2基于疲劳寿命约束的强度可靠性优化设计由于在现行国家标准《煤矿用液压支架第一部分（通用技术条件）》中，已经针对液压支架疲劳强度实验方法与结果提出了严格要求，因此在液压支架实验中仅需要满足要求即可，无需过分追求较大的疲劳寿命水平。