液壓支架試驗(yàn)臺(tái)多工況下疲勞壽命分析.pdf

1、液壓支架是現(xiàn)代煤礦綜采工作面所必須的核心安全支護(hù)設(shè)備，其可靠性對(duì)綜采工作安全生產(chǎn)影響很大。液壓支架試驗(yàn)臺(tái)作為液壓支架出廠或檢修的檢測(cè)設(shè)備，直接關(guān)系到液壓支架是否能夠滿足井下安全生產(chǎn)的可靠性要求，液壓支架試驗(yàn)臺(tái)承受的載荷大，有項(xiàng)梁和底座扭轉(zhuǎn)偏載等復(fù)雜工況，循環(huán)加載次數(shù)高，另外國(guó)家對(duì)液壓支架試驗(yàn)提出了越來(lái)越高的標(biāo)準(zhǔn)。因此對(duì)液壓支架出廠或大修時(shí)的檢測(cè)檢驗(yàn)至關(guān)重要，這也要求液壓支架試驗(yàn)臺(tái)有更高的強(qiáng)度要求，尤其對(duì)臺(tái)架進(jìn)行疲勞損傷估算很有必要。

2、r>　　本論文對(duì)某煤電集團(tuán)20000KN液壓支架試驗(yàn)臺(tái)在耐久性試驗(yàn)循環(huán)加載下的多工況情況造成的疲勞損傷進(jìn)行了研究。在廣泛了解國(guó)內(nèi)外在液壓支架試驗(yàn)臺(tái)領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)，查閱了液壓支架試驗(yàn)臺(tái)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，提出了多工況條件下估算液壓支架試驗(yàn)臺(tái)疲勞壽命的方案。首先對(duì)液壓支架試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了簡(jiǎn)化受力分析，得到了銷與銷座承受二向應(yīng)力狀態(tài)，不同工況下，扭轉(zhuǎn)和偏載的應(yīng)力值較大。對(duì)液壓支架試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行三維建模，簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及一些非關(guān)鍵部位

3、的倒角螺栓等。針對(duì)結(jié)構(gòu)不同位置和作用力的關(guān)鍵與否，對(duì)液壓支架試驗(yàn)臺(tái)不同部位采用不同的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，特別是對(duì)關(guān)鍵的傳力接觸面進(jìn)行了接觸面網(wǎng)格單元控制，為液壓支架試驗(yàn)臺(tái)的有限元分析作好了準(zhǔn)備。建立了由S7-1200PLC為下位機(jī)和以工控機(jī)為上位機(jī)的液壓支架試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了液壓支架試驗(yàn)臺(tái)在液壓支架檢測(cè)過(guò)程中各種動(dòng)作的控制，以及不同工況加載過(guò)程的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。并且對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中由于卸載太快而導(dǎo)致加載時(shí)間過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了分時(shí)分階

4、段的卸載方法，既不影響其它控制過(guò)程，同時(shí)避免了卸載太快對(duì)臺(tái)架造成的振動(dòng)。通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，得到了液壓支架耐久性試驗(yàn)的加載曲線。對(duì)不同加載工況，將加載曲線導(dǎo)入到有限元分析軟件ANSYS workbench中進(jìn)行瞬態(tài)分析，獲得了液壓支架試驗(yàn)臺(tái)疲勞脆弱點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)間曲線，應(yīng)力曲線經(jīng)過(guò)Goodman經(jīng)驗(yàn)公式的修正，結(jié)合16Mn和40Cr材料的P-S-N曲線，計(jì)算出疲勞脆弱點(diǎn)在銷座的轉(zhuǎn)角處，在完成一個(gè)臺(tái)架試驗(yàn)完后的最大疲勞損傷值為1.2052