基于SolidWorks- Simulation的單體支柱

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1、基于SolidWorks- Simulation的單體支柱 論文導(dǎo)讀：柱鞋指墊襯或套穿在單體液壓支柱或金屬摩擦支柱底部，防止支柱鉆底的輔助裝置。仿真工作流程如圖5所示。關(guān)鍵詞：柱鞋，仿真，優(yōu)化設(shè)計(jì)? 1.設(shè)計(jì)依據(jù) 柱鞋指墊襯或套穿在單體液壓支柱或金屬摩擦支柱底部，防止支柱鉆底的輔助裝置。柱鞋形式有分離式柱鞋和裝配式柱鞋。 根據(jù)《中華人民共和國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》MT 542一1996 單體支柱柱鞋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 1.1規(guī)格 分離式柱鞋的規(guī)格尺寸見表1、圖1所示。 表1 ? 外徑(d) mm 260

2、 280 300 320 高度(h) mm ≥40 ≥50 厚度(δ1) mm 金屬柱鞋 ≥8 ≥12 聚合物柱鞋 ≥15 ≥15 柱窩尺寸mm 直徑(d2)

3、 124；140 邊長(l×l) 110×110 鞋耳孔徑(d3) mm ≥12 注：柱窩尺寸對用于單體液壓支柱的柱鞋是指柱窩直徑d2，對用于金屬摩擦支柱的柱鞋是指柱窩方孔邊長l×l。 1.2性能要求 承載能力: 柱鞋承載能力為柱鞋沿軸線方向承受載荷的能力。 額定載荷為柱鞋設(shè)計(jì)的最大承受載荷，其值定為1.2倍的支柱工作阻力。 性能試驗(yàn):1000kN材料試驗(yàn)機(jī)或支柱試驗(yàn)臺，支柱柱底或與柱底相應(yīng)規(guī)

4、格的專用件以及表2相應(yīng)規(guī)格的承壓墊圈。加載采用常規(guī)靜載荷加載方法，按圖2所示方式進(jìn)行。 表2 ? 試驗(yàn)柱鞋規(guī)格(d1) 180- 200 220- 240 260- 280 300- 320 承壓墊圈 內(nèi)徑(φ1) 120 160 190 220

5、 外徑(φ2) 200 240 270 300 高度(h1) 60- 100 ? 2.立物理模型 2.1根據(jù)單體支柱柱鞋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以φ320規(guī)格的分體式金屬柱鞋為例，建立柱鞋物理模型。其中初定：D1=170mm，δ=15mm，L1=12mm，L2=12mm，R=500mm，如圖3所示。 圖4 3.利用SolidWorks- Simulation對以上物理模型進(jìn)行仿真優(yōu)化 仿真工作流程如圖5所示

6、。 3.1定義初始仿真算例 算例類型：定義靜態(tài)算例。 屬性設(shè)置：自適應(yīng)，解算器為自動(dòng)。 材料屬性：鑄造碳鋼。 接觸：零件接觸，選擇柱鞋實(shí)體和承載墊圈實(shí)體。 夾具：固定承載墊圈。 載荷：垂直向下，作用在柱窩內(nèi)底面上，30×1.2=36000kgf。 3.2評估初始算例的結(jié)果 運(yùn)算初始算例后，評估：在底部中心區(qū)安全系數(shù)nmin=0.67；質(zhì)量M=13.3kg，偏重。 3.3設(shè)定設(shè)計(jì)算例的屬性 設(shè)定設(shè)計(jì)算例質(zhì)量為：快速結(jié)果。 3.4定義變量 δ：20～27步進(jìn)1；D1：160～170mm步進(jìn)１；L1：12～１8mm步進(jìn)１；L2：6～12mm步進(jìn)１；R：400～450mm，步

7、進(jìn)５。 3.5定義約束 傳感器類型：Simulation數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)量：結(jié)果為應(yīng)力 ，分量為VON:Von Mises。 屬性：單位為Mpa，準(zhǔn)則為模型最大值。 3.6定義目標(biāo) 傳感器類型：質(zhì)量屬性。 屬性：柱鞋模型的質(zhì)量最小化。論文參考。 3.7查看設(shè)計(jì)算例的結(jié)果 算例的運(yùn)行結(jié)果：δ=23；D1=160；L1=18；L2=11；R=430。安全系數(shù)0.85，質(zhì)量11.70kg。論文參考。 評價(jià)：質(zhì)量控制的可以，安全系數(shù)不夠。 3.8調(diào)整結(jié)果修改模型 調(diào)整δ=28以提高中心安全系數(shù)；調(diào)整L2=８以降低模型質(zhì)量。 3.9查看調(diào)整后運(yùn)行結(jié)果 安全系數(shù)1.04，質(zhì)量11.

8、57kg。滿足設(shè)計(jì)期望。論文參考。 ４.結(jié)束語 傳統(tǒng)開發(fā)產(chǎn)品周期通常包括以下步驟：建造模型；生成設(shè)計(jì)的原型；現(xiàn)場測試原型；評估現(xiàn)場測試的結(jié)果；根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果修改設(shè)計(jì)。 建造了模型之后，需要確保模型能夠在現(xiàn)場有效地發(fā)揮作用。如果缺乏分析工具，則只能通過昂貴且耗時(shí)的產(chǎn)品開發(fā)周期來完成這一任務(wù)。這一過程將一直繼續(xù)，直到獲得滿意的解決。 現(xiàn)在我們在計(jì)算機(jī)上模擬模型的測試過程來代替昂貴的現(xiàn)場測試，從而降低費(fèi)用。通過減少產(chǎn)品開發(fā)周期數(shù)量來縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。 宋步明（1964—），男， 1988年河南工程技術(shù)學(xué)校礦山機(jī)電專業(yè)畢業(yè)，1994年畢業(yè)于焦作礦業(yè)學(xué)院機(jī)制專業(yè)，就職于河南煤化集團(tuán)焦煤公司鑫珠春機(jī)械制造廠，助理工程師，從事礦山機(jī)械及配件生產(chǎn)。 通訊地址：河南省焦作市中站區(qū)怡光南路16號焦煤公司鑫珠春機(jī)械制造廠, 宋步明（收） ? ?