液壓支架試驗臺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，其可靠性對綜采工作安全生產(chǎn)影響很大。液壓支架試驗臺作為液壓支架出廠或檢修的檢測設(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，液壓支架試驗臺承受的載荷大，有項梁和底座扭轉(zhuǎn)偏載等復(fù)雜工況，循環(huán)加載次數(shù)高，另外國家對液壓支架試驗提出了越來越高的標(biāo)準(zhǔn)。因此對液壓支架出廠或大修時的檢測檢驗至關(guān)重要，這也要求液壓支架試驗臺有更高的強(qiáng)度要求，尤其對臺架進(jìn)行疲勞損傷估算很有必要。

2、r>　　本論文對某煤電集團(tuán)20000KN液壓支架試驗臺在耐久性試驗循環(huán)加載下的多工況情況造成的疲勞損傷進(jìn)行了研究。在廣泛了解國內(nèi)外在液壓支架試驗臺領(lǐng)域的研究動態(tài)，查閱了液壓支架試驗臺相關(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臺疲勞壽命的方案。首先對液壓支架試驗臺進(jìn)行了簡化受力分析，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。對液壓支架試驗臺進(jìn)行三維建模，簡化了液壓系統(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。針對結(jié)構(gòu)不同位置和作用力的關(guān)鍵與否，對液壓支架試驗臺不同部位采用不同的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，特別是對關(guān)鍵的傳力接觸面進(jìn)行了接觸面網(wǎng)格單元控制，為液壓支架試驗臺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)的液壓支架試驗臺自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了液壓支架試驗臺在液壓支架檢測過程中各種動作的控制，以及不同工況加載過程的自動實現(xiàn)。并且對試驗過程中由于卸載太快而導(dǎo)致加載時間過長問題進(jìn)行了分析，提出了分時分階

4、段的卸載方法，既不影響其它控制過程，同時避免了卸載太快對臺架造成的振動。通過傳感器實時數(shù)據(jù)記錄，得到了液壓支架耐久性試驗的加載曲線。對不同加載工況，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臺疲勞脆弱點(diǎn)的應(yīng)力時間曲線，應(yīng)力曲線經(jīng)過Goodman經(jīng)驗公式的修正，結(jié)合16Mn和40Cr材料的P-S-N曲線，計算出疲勞脆弱點(diǎn)在銷座的轉(zhuǎn)角處，在完成一個臺架試驗完后的最大疲勞損傷值為1.2052