基于ANSYSWorkbench的液压支架推移杆有限元分析

推移 机构 ， 主要 由推 移 千 斤 顶 、 组 合 式 推移 杆 、 连 接 头 和销 轴组 成 ， 其 作用 是推 溜 、 移 架 和拉后 溜［ １ ］ 。
１ 推 移杆 的 三维实 体建 模
图 ２ 推 移 杆 网 格 划 分
液压 支架推 杆大 部分 是 由钢板 组焊 而成 的箱 型结
３ ． １ 工 况一 （ 组合式推 移杆 推移 输送机 ）
由推 移 千斤 顶 的 技 术 特 征 可 知 ， 在 泵 站 压 力 为 ３ １ ． ５ ＭＰ ａ时 ， 千斤 顶的最 大推 溜力 为 ３ ６ １ ｋ Ｎ， 在组 合
图 １ 组 合式 推 移 杆 三 维 实 体 模 型
学院 ，江 苏 徐 州 ２ ２ １ １ １ ６ ；３ ． 新 疆 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 新 疆 乌 鲁 木 齐
技 有 限公 司 ， 江 苏 徐 州 ２ ２ １ ０ ０ ８ ）
８ ３ ０ ０ ０ ８ ；４ ． 徐 州 中澳 能 源 科
摘 要 ：通 过 在 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ中对 液 压 支 架 推 移 杆 进 行 三 维 实体 建 模 和 在 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ中 的 有 限元 分 析 ，
３ ． ２ 工 况二（ 组合 式推 移杆拉 液压 支架） 在 泵站 压力 为 ３ １ ． ５ ＭＰ ａ时 ， 千 斤 顶 的 最 大 拉 架
不 仅 得 到 了井 下 ３种 常 见 工 况 下 推 移 杆 上 最 大 应力 和 最 大 变形 量 以及 其 存 在 的 危 险 部 位 ．还 找 到 了推 移 机 构 初 步 设 计 的 结 构 缺 陷， 结 果 证 明在 机 械 零 部 件 设 计 中 应 力集 中不 可 忽略 。
关 键 词 ： 液 压 支 架 ；推 移 杆 ；ＡＮＳ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ； 有 限 元 分 析 ；应 力 集 中
中 图 分类 号 ：ＴＤ ３ ５ ５ ． ４： ＴＰ ３ ９ １ ． ７ ７
文 献标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
不考 虑焊缝 对推 移 杆有 限元 分 析 的 影 响 ， 将推 移
液压 支架 是煤 矿重 要 的综 采 机 械 设备 之 一 ， 其 主
要 作用是 推移 刮板 机 、 采 煤 机 和 支 护 顶 板 等 。液 压 支 架 推移机 构是 液压 支架 的关 键 组 成 部 分 ， 包 括 长 推移 机 构 和短 推移机 构两 种形 式 。组合 式推 移机 构属 于 长
第 ６期 （ 总第 １ ８ １ 期）
２ ０ １ ３年 ｌ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨ ＡＮｌ ＣＡＬ Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥＲ１ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ ．６ Ｄｅ ｃ ．
文章 编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ０ １ １ — ０ ２
３ 推 移杆 的受力 分析
构 件Ｌ ２ ］ 精 度
和减 少计算 机 的迭代 次 数 ， 在 进 行 有 限 元 三维 实体 建 模 前 有必要 对推 杆进 行 合 理 的 简化 ： 忽 略对 推 移 杆 强 度 分析 影响 不大 的筋板 、 导 向板 、 导 向轴 、 焊缝坡 口等 。 在 此原 则下 利用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 建 立 了组 合 式 推 移 杆 三 维 实体模 型 ， 如图 ｌ 所示 。
式推移 杆推移 输送 机 即推 溜 工 况 下 ， 组 合 式推 移 杆 受 压， 推 移杆 右端为 固定 约 束 。此 工 况 下 的 有 限元 分 析
结 果 如 图 ３和 图 ４ 所示。
２ 材 料 选 取 和 网格 划 分
液压 支架 推杆 在井 底 的实 际 受 力 十分 复 杂 ， 为 了 保证 有 足 够 的 强 度 、 刚 度和 塑性 ， 推 杆 的 材 料 选 用 Ｑ４ ６ ０ ， 屈 服强度 一４ ６ ０ ＭＰ ａ ， 弹性模 量 Ｅ＝２ ０ ０ ＧＰ ａ ，
杆作 为一个 实体 进行 整体 的 网格 自由划 分 ， 网 格类 型
选用 具有 蠕变 、 膨胀、 塑性 、 大变形 、 应力 强大 和 大应 变 能力 的 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ４ ５单 元 ， 网格 尺 寸 为 ３ ２ ． ５ ， 网 格 数 为
３ ７ ８ ８ ９个 。推移杆 网格划 分 如图 ２所示 。
将在 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ ［ ４ 中建立 的 三维 实 体模 型 导 入 到专业 的 有 限元 分 析 软 件 ＡＮＳ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ［ 。 中， 根据液 压支架推杆的实际使用 工况和 受力特 点 ， 采用 不 同的约 束和载荷 对其强 度 进行 有 限元 分析 。本 文主 要 对液压支 架井 下常见 的 ３ 种工况进 行有 限元 分析口 ］ 。
泊松 比 ： ＝ ＝ ０ ． ２ ８ ， 密度 』 Ｄ ：７ ８ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 。
煤 炭 资 源 与安 全 开采 国家 重 点 实 验 室 资 助 项 目 （ Ｓ ＫＬ Ｃ ＲＳ Ｍ１ ０ Ｘ ０ ４ ）
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ５ — ０ ９ ；修 回 日期 ；２ ０ １ ３ — ０ ５ — ２ ０
基 于 ＡＮＳ ＹＳ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ的液压 支 架推 移杆有 限元分析 束
田虎 楠 。 ”，王 作 棠 。 ，辛 林 。 ，黄 温钢 。 ，张 朋 ，王建 华 。
（ １ ． 中国 矿 业 大 学 煤 炭 资 源 与 安 全 开 采 国家 重 点 实 验 室 ，江 苏 徐 州 ２ ２ １ １ １ ６ ；２ ． 中 国矿 业 大 学 矿 业 工 程