液压支架推移油缸耳轴的有限元分析.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 4年 第 O 3期 d o i l 0 ．3 9 6 9 4 ．is s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ．2 0 1 4 ． 0 3 ．0 2 2 液压支架推移油缸耳轴的有限元分析 赵 宝珍 ， 刘进锋 ， 王 宾 山西平阳重工机械有限责任公司 煤机产品研究所 ， 山西 侯马0 4 3 0 0 3 摘要 Z Y1 2 0 0 0 ／ 2 8 ／ 6 4 D大采高液压支架 在井 下使用时推移油缸耳轴发生批量 断裂 ， 针对推移 油缸 的实际使 用状况 ， 对耳轴 的设 计强 度 、 设计结构 、 进行 了有限元分析 ， 得 出了在恶劣工况下 的耳轴应力应变图。并将计算 结果应用 于油缸耳轴结 构的改进设计 ， 以保 证强 度 ， 简化结构 ， 降低成本为 目标 ， 为推移油缸 的耳轴优化设计提供 了依据。 关键词 推移油缸 ； 耳轴 ； 有 限元分析 ； 结构优化设 计 中图分 类号 T H1 3 7 ．5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 3 0 0 6 4 0 3 The F EA o f Ad v a n c i n g Ac t u a t o r Tr un i o n f o r t he Po we r e d S u pp o r t Z HA0 B a o - z h e n， L I U C o a l Ma c h i n e r y R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h a n x i P i n g y a n g 2 ／ ． - r e n g ， W AN G B i n I n d u s t ry Ma c h i n e ry C o ． ， L t d ． ， H o u m a 0 4 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Ad v a n c i n g a c t u a t o r t r u n i o n s o f Z Y1 2 0 0 0 ／ 2 8 ／ 6 4 D p o we r e d s u p p o r t a l w a y s f r a c t u r e i n mi n n t h i s p a p e r ， t h e fi n i t e e l e me n t a n a l y s i s i s ma d e o n t h e d e s i g n s t r e n g t h a n d d e s i g n s t r u c t u r e o f t r u n i o n ， i t w a s o b t a i n e d t h a t t h e s t r e s s fi e l d a n d s t r a i n fi e l d o f t mn i o n u n d e r t h e ma l c o n d i t i o n ， t h e a u t h o r h a s a p p l i e d t h e c o n c l u s i o n t o t h e p r a c t i c al o p t i mi z a t i o n d e s i gn ， i n o r d e r t o e n s u r e h i g h s t r e n g t h ， s i mp l i f y s t r u c t u r e a n d l o w c o s t ，t h i s s t u d y p r o v i d e d a b a s i s f o r t h e o p t i mi z a t i o n d e s i g n o f a d v a n c i n g a c t u a t o r t r u n i o n ． Ke y wo r d s a d v a n c i n g a c t u a t o r ； t r u n i o n； F E A； s t r u c t u r e o p t i mi z a t i o n d e s i gn O 前言 推移油缸是液压支架的重要承载构件 ．而推移油 缸耳轴是把推移油缸的推 、拉力传递到支架上的连接 件 。 起到推溜和拉架 的作用 ． 它在工作中常承受较大 的 载荷 ． 实际工作中 ． 推移油缸耳轴常 因强度不够发生损 坏。由于耳轴在使用过程 中受力复杂 ， 采用常规的设计 方法不能保证耳轴在使用 中的强度和刚度 ．因此对耳 轴的强度和刚度分析十分重要。而常规分析方法不 能 找 出耳轴 的薄弱点 。因此需要采用有限元分析方法对 其进行分析 ．得到其在不 同工况下应力和变形分布情 况 。 有针对性 的改进耳轴结构 ， 使其满足使用要求。本 文采用 有限元分 析方法对 Z Y1 2 O O 0 ， 2 8 ／ 6 4 D支架推移 油缸耳轴进行了应力和变形分析 ．得 出典型工况下耳 轴应力 ． 变形云 图和危险断面 。 为推移油缸耳轴 的改进 设计提供 了依据 1 工况及载荷的确定 Z Yl 2 0 0 0 ／ 2 8 ／ 6 4 D液压支架推移油缸采用倒装布置 方式 ． 油缸耳轴 与支架底座上的耳板相连接 ． 活塞杆与 收稿 日期 2 0 1 3 0 8 1 3 作者简介 赵 宝珍 1 9 5 6 一 ， 男 ， 山西侯 马人 ， 高级工 程师 ， 主要研究 方 向 为液压支架设计。 6 4 支架推杆连接 ， 推杆通过连接头与刮板运输机连接 ， 这 种布置方式的优点是推移 油缸 的活塞 腔进液时拉 架 ． 活塞杆腔进液时推刮板运输机 ．适应拉架力大于推溜 力 的工况要求 ． 推移油缸的设计参数如表 1所示 。 表 1 推移油缸的设计参数 名称 参数 缸径 杆径 液体压力 拉架力 推溜力 安装方式如图 1 所示 ． 从安装 图可以看出 ， 推移千 斤顶可视为拉压杆 ． 力通过耳轴传给底座上的耳座 ． 拉 动支架前进．耳轴直径为 8 0 。与它配合的耳座孔为 8 2 ． 理论上耳轴与耳座的接触为高副线接触 ， 受压后 弹性变形后接触成面接触． 面积大小按 He rt z公式进行 计算。 从 图 l可以看 出． 当推移油缸活塞杆腔进液时 ， 推 移油缸受拉 ， 拉力 5 0 5 k N． 当活塞腔进液时， 推移油缸受 压 ． 压力 9 9 0 k N， 拉压力分别传递到耳轴和销轴上 ， 销轴 采用 3 0 G r Mn T i 高强度材料 。 淬火处理 。 不易损坏 ， 损坏 后井下也易更换。耳轴和缸底 、 缸体为一个部件 ， 材料 采用 2 7 S i Mn ． 调质处理 。 损坏后在井下更换 困难 ， 在设 m m M N N 加 M ∞ ∞