Solidworks simulation在支架千斤顶设计中的应用

2016-11-23马飞

工程技术研究 2016年10期

关键词：活塞杆插件密封

马飞

（河南中车重型装备有限公司，河南三门峡 472300）

Solidworks simulation在支架千斤顶设计中的应用

马飞

（河南中车重型装备有限公司，河南三门峡 472300）

使用solidworks软件对支架千斤顶进行建模，并利用其自带插件simulation进行有限元分析，继而得到分析结果。通过对结果的分析，说明solidworks simulation软件在支架千斤顶设计中的应用。

千斤顶；有限元；solidworks simulation

液压支架是煤炭综合机械化开采中不可缺少的配套设备之一，它是利用液压千斤顶产生的支撑及牵引来实现其移动、支护的作用。随着煤炭资源开采向大采高、低小采高发展，由浅部向深部发展，对支架的可靠性要求也越来越高，相应地提高了支架千斤顶的设计要求。千斤顶的性能及可靠性，也就直接关系支架支护的性能及要求。

通常，千斤顶的损坏形式主要有内串液、外漏液、焊缝漏液、活塞杆损坏等。除了密封失效等原因外，设计上的缺陷也会导致以上情况的发生。因此，在设计之初，对千斤顶进行有限元分析进而对其安全性能进行评估是很有必要的。

1 三维模型的建立

Solidworks是全球装机量最大的三维软件，以其易学易用、功能强大等优点，成为领先的，主流的三维CAD解决方案。而solidworks simulation插件能够将仿真界面，仿真流程无缝融入到SolidWorks的设计过程中。

文章以缸径为Φ160mm的千斤顶为例进行分析。如图1所示。

图1 千斤顶装配简图

该千斤顶缸径Φ160mm、杆径Φ105mm、行程700mm、工作压力31.5MPa、推力633kN、拉力361kN。

为了便于分析，在进行三维建模时对千斤顶的部分结构进行简化，如密封、活塞等简化，将其视为与活塞杆一体。对于焊接部位，不考虑焊接质量的影响，而视为一体。在不影响分析的前提下，小倒角和沟槽也进行相应的简化。进而得到图2的solidworks三维模型。

图2 千斤顶三维模型

图4 VonMises等效应力图

图5 位移变形图

从图4中可以看出，该千斤顶应力分布均匀，在1.5倍工作压力下，最大应力约为723.4MPa，在不考虑由于局部模型棱角造成的应力集中的情况下，最大应力约为181MPa。而千斤顶常用材料为27SiMn，经热处理后，其屈服强度为847～1070MPa，由此可知此材料足以满足使用要求，并为材料的选用节能降成本提供有效的参考依据。

图5中表示该千斤顶在此工况下位移变形情况，排除模型原因。可以看出，千斤顶缸体直径在受力时变形最大约为0.22mm，这为千斤顶密封的设计提供了重要的设计依据［1-2］。