Solidworks simulation在支架千斤頂設計中的應用

馬 飛

（河南中車重型裝備有限公司，河南 三門峽 472300）

Solidworks simulation在支架千斤頂設計中的應用

馬 飛

（河南中車重型裝備有限公司，河南 三門峽 472300）

使用solidworks軟件對支架千斤頂進行建模，并利用其自帶插件simulation進行有限元分析，繼而得到分析結果。通過對結果的分析，說明solidworks simulation軟件在支架千斤頂設計中的應用。

千斤頂；有限元；solidworks simulation

液壓支架是煤炭綜合機械化開采中不可缺少的配套設備之一，它是利用液壓千斤頂產生的支撐及牽引來實現其移動、支護的作用。隨著煤炭資源開采向大采高、低小采高發展，由淺部向深部發展，對支架的可靠性要求也越來越高，相應地提高了支架千斤頂的設計要求。千斤頂的性能及可靠性，也就直接關系支架支護的性能及要求。

通常，千斤頂的損壞形式主要有內串液、外漏液、焊縫漏液、活塞桿損壞等。除了密封失效等原因外，設計上的缺陷也會導致以上情況的發生。因此，在設計之初，對千斤頂進行有限元分析進而對其安全性能進行評估是很有必要的。

1 三維模型的建立

Solidworks是全球裝機量最大的三維軟件，以其易學易用、功能強大等優點，成為領先的，主流的三維CAD解決方案。而solidworks simulation插件能夠將仿真界面，仿真流程無縫融入到SolidWorks的設計過程中。

文章以缸徑為Φ160mm的千斤頂為例進行分析。如圖1所示。

圖1 千斤頂裝配簡圖

該千斤頂缸徑Φ160mm、桿徑Φ105mm、行程700mm、工作壓力31.5MPa、推力633kN、拉力361kN。

為了便于分析，在進行三維建模時對千斤頂的部分結構進行簡化，如密封、活塞等簡化，將其視為與活塞桿一體。對于焊接部位，不考慮焊接質量的影響，而視為一體。在不影響分析的前提下，小倒角和溝槽也進行相應的簡化。進而得到圖2的solidworks三維模型。

圖2 千斤頂三維模型

圖4 VonMises等效應力圖

圖5 位移變形圖

從圖4中可以看出，該千斤頂應力分布均勻，在1.5倍工作壓力下，最大應力約為723.4MPa，在不考慮由于局部模型棱角造成的應力集中的情況下，最大應力約為181MPa。而千斤頂常用材料為27SiMn，經熱處理后，其屈服強度為847～1070MPa，由此可知此材料足以滿足使用要求，并為材料的選用節能降成本提供有效的參考依據。

圖5中表示該千斤頂在此工況下位移變形情況，排除模型原因。可以看出，千斤頂缸體直徑在受力時變形最大約為0.22mm，這為千斤頂密封的設計提供了重要的設計依據［1-2］。

2 結束語

通過對支架千斤頂Φ160油缸的三維建模并進行有限元分析，得出相應結果，結論與實際相符合，并可得到有利于設計改進的參考資料。同時，也得出solidworks simulation在支架千斤頂設計中的良好應用。

［1］李立明，賈國憲，袁恩嶺.基于SolidWorks Simulation液壓支架平衡千斤頂鉸接銷軸有限元分析［J］.煤礦機械，2012，（12）：86-88.

［2］李學明.一種新型并聯液壓支架的設計與研究［D］.安徽理工大學，2015.

TH211+.1

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1671-3818（2016）10-0062-01