基于UG的液压支架掩护梁有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第177期)机械工程与自动化NO．22013年4月MECHANICALENGINEERING&AUT0MATI()NApf．文章编号：1672-64l3(2O13)O2—0027—03基于UG的液压支架掩护梁有限元分析李翠勤，刘混举(太原理工大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：进行了液压支架掩护梁的受力分析，利用UG建立了掩护梁的三维模型及有限元力学模型。通过UG自带的高级仿真软件，分析得到了掩护梁的应力和位移分布。计算结果可用于修正设计，以提高掩护梁结构的可靠性，为液压支架部件的结构优化奠定了基础。关

2、键词：液压支架；掩护梁；有限元分析中图分类号：TD355．4文献标识码：A0引言作某种线性分布的载荷，而这种载荷是由计算出的集液压支架能够可靠而有效地支撑和控制工作面的中载荷经换算而得到的；③支架各构件的受力情况是顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输以支架处于最大高度时最为恶劣的工况作为计算基送机。掩护梁前端和顶梁铰接，后端与前、后连杆铰础，同时按不同的支架高度分级，取各部件的最大载荷接，并通过前、后连杆和底座构成液压支架中不可缺少对其进行强度计算；④进行强度计算时取顶梁与顶板的四连杆机构。该机构使液压支架在做上下运动时，在相对滑移时的摩擦系数厂

3、为0．3。掩护梁与顶梁铰接中心点的运动轨迹形成一个近似直支架受力简图如图2所示。图2中，Q为垂直支线的双扭线，从而使液压支架具有一个合理、稳定的运撑合力；P为立柱总工作阻力；P为平衡千斤顶总作动。本文对液压支架掩护梁进行了有限元分析，得到用力，推力取“+”，拉力取“一”；角顺时针取“+”，了掩护梁的应力和位移分布。逆时针取“一”。1液压支架基本结构及受力分析取顶梁和掩护梁为隔离体，各力对Ol点(四连1．1掩护式液压支架的基本结构杆运动瞬心)取力矩平衡方程为：图1为掩护式液压支架的基本结构。Prl+(H0+b,tan~b)fQ--(+bc)Q一0。⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)水平和垂直坐标轴的力平衡方程分别为：Q，+Flsinal+F2sina2一Psinfl=0。⋯⋯(2)FlCOSOt1+F2COSOt2+Pcosfl—Q一0。⋯⋯⋯(3)取顶梁为隔离体，各力对O点取力矩平衡方程为：Pr2+Q，H0+P￡t—QX0。⋯⋯⋯⋯⋯(4)由式(1)、式(2)、式(3)、式(4)可求出垂直支撑合力：P(rl—r2)--PEtn—1一顶梁；2一掩护梁；3一立柱，4一底座；b(1--ftanqb)。5一千斤顶}6--前连杆l7一后连杆合力作用点为：围1掩护式液压支架的基本结构Pr~+Pz一——Et

5、+厂H。。1．2液压支架简单平面受力分析对支架结构受力进行平面力学分析，首先作如下前连杆受力为：假定：①将支架空间结构简化为平面杆系，并将箱形结Q(f+tanaz)--P(sinfl+tana2cosf1)F，__．构看作梁的结构件；②将顶梁、掩护梁及底座的载荷看tana2COSOt】一sina】。收稿日期：2012—06—16；修回日期：2012一IO一16作者简介：李翠勤(1986一)，男，山西吕梁人，在读硕士研究生，研究方向：结构疲劳寿命分析。学兔兔www.xuetutu.com·28·机械工程与自动化2013年第2期后连杆受力为：简化起加强作用的筋板

6、；②省略为满足工艺要求而设F：Q--Pcosfl--Flcosa1置的圆角和孔；③省略侧护板；④省略或简化焊缝、螺．。COSotz纹以及管线等细节部分。简化以后，结构原受载荷的能力保持不变，不会对整架主要结构件的受力状况产生影响，且可使有限元分析计算的CPU时间适中，不耗费过多的时间。本文通过简化处理，将掩护梁分为13个“组件”进行装配，完成后的掩护梁实体模型如图4所示。图2支架平面受力示意图参照zY88O0／17／35D已知参数，平衡千斤顶受压力为1450kN时，掩护梁前、后连杆铰接孔处受力情图4掩护梁买体模型况见表1。3掩护梁的有限元分析表1掩护梁前、后

7、铰接孔处受力情况3．1建立有限元分析模型支架高千斤顶倾前连杆摆后连杆摆前连杆受后连杆受(1)定义材料属性：掩护梁材料为Q550，其屈服度(mm)角口(。)角口l(。)角口z(。)力Fl(kN)力F2(kN)350046．432O．1438．683994—3Z7Z强度≥550MPa，极限抗拉强度Orb≥670MPa。330051．7526．1443．383266——2455(2)定义单元属性划分网格：本文选择实体单元31O056．1831．6447．952684—1871类型对掩护梁进行网格划分，能够很好地模拟外载荷29006O．O136．6452．29215

8、5——1385作用下的掩护梁。270063。424I