矿用液压支架顶梁实验研究

1、矿用液压支架顶梁实验研究 针对液压支架使用现状，通过三维建模软件 PRO/E和ANS丫软件的无 缝连接方式，将液压支架的已建模型数据导入 ANS YST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。液压支架是维持煤矿井下连续安全作业的关键设备，广泛的在煤炭 矿井中应用。对煤炭生产中支架的压死、散架、零部件损坏等问题 进行力学性能分析。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软件 ANSYS吉合三 维造型软件

2、Pro/E 进行三维建模和有限元分析，对 ZF3700/16/26 型 液压支架主体部件顶梁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 整体吉构的合理性，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。有限单元模型建立液压支架顶梁是由对多块钢板焊接而成得，顶梁作为液压支架工作 是直接与煤矿开采工作面顶板接触的部件，其力学性能尤在整机系 统中尤为关键，其结构主要包括顶板、柱窝、筋板、内 （外） 主筋板 弯板、及盖板组成。约束施加及数值模拟顶梁强度试验以 1.2 倍额定工作阻力进行加载实验，垫块位置设置 依液压支架通用技术条件 进

3、行，即调整并固定垫块位置为端载、 偏载和集中载荷。2.1 顶梁端载模拟分析对顶梁两端集中载荷加载试验的强度分析，对顶梁的外载荷由柱窝 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， z 方向自由度是零，计算结果分别得到应力云和位移云图。由图3可知，在顶梁端载试验的最大应力为 335.5Mpa,位于支架顶 梁主体外侧板及顶梁护帮板的内侧板与柱窝接触处；最大位移为1.67mm位于顶梁中部顶板及附近外侧板。顶梁最大变形在条件规定范围内，同时最大应力小于材料屈服应力，安全系数为1.04，满 足支架强度要求。2.2 顶梁偏载模拟分析对顶梁偏载加载试验的强度分析，对顶梁垫块进行全约束设置，

4、控 制 x， y， z 方向自由度为零，对顶梁柱窝施加外力。2.3 顶梁扭转模拟分析对顶梁扭转加载试验的强度分析，对顶梁垫块进行全约束，控制x， y， z 方向自由度是零，对顶梁外载荷由柱窝进行加载。2.4 顶梁集中载荷模拟分析对顶梁集中载荷加载试验的强度分析，对顶梁垫块进行全约束，控 制 x， y， z 方向自由度是零，并对顶梁柱窝施加载荷。通过对液压支架主体结构顶梁的仿真分析，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顶梁结构可以直接应用强度较高的钢板进 行焊接；(3) 运用有限元法进行理论计算，对模型进行可行的简化处理，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。(1) 不同工况的加载条件中， ZF3700/16/26 型液压支架最大应力都体 现了局部应力集中现象；(2) 顶梁的最大应力值出现在顶梁端载试验中，