盾构推进液压缸刚度有限元分析

（ａ）球铰结构示意图（ｂ）轴向变形位移

图１球铰

图２球铰的刚度与载荷的对应关系刚

度

／

（

Ｎ

·

ｍ

ｍ

－

１

）

4.5×106

4×106

3.5×106

3×106

2.5×106

2×106

力／ＭＮ

图６液压缸轴向应力云图

图５液压缸轴向位移云图

图７

液压缸截面图上的关键点

图４

活塞杆

l h

图３推进液压缸结构示意图

２７０５

３３３０

６２５

１７５

Φ385

d n

－．０１８０１

－．０１４０７

－．０１００３８

－．００６００６

－．００１９７４

．３４３Ｅ＋０７．１０５Ｅ＋０９．２０８Ｅ＋０９．３１０Ｅ＋０９．４１２Ｅ＋０９

２０１１年第４期

机械工程与自动化(School of Mechanical and Electrical Engineering ，East China Jiaotong University ，Nanchang 330013,China)

Abstract ：Taking actual shield thrusting hydraulic cylinder as investigated subject ，this paper established the 3D model of the hydraulic cylinder by Pro/E software ，and set up the finite element model for the stiffness of the spheric hinge and hydraulic cylinder by use of contact analysis of ANSYS software.The analysis results show the hydraulic cylinder stiffness is directly proportional to load.This study proivdes basis for the design of shield thrusting mechanism and its stiffness analysis.Key words ：shield ；ANSYS ；hydraulic cylinder ；stiffness

Finite Element Analysis of Shield

Thrusting Hydraulic Cylinder Stiffness

YUAN Yong-sheng

表２

不同载荷下关键位置变形

１．８７．３４３７．４９５７．５７８７．７７８７．７４２７．７８８７．８７８７．７４３７．８０５

２．１９．７４５９．９３７１０．０５５１０．２５０１０．２９２１０．３０４１０．１７２１０．０９２１０．１３８

２．４１２．３１９１２．５５７１２．３１９１２．９４１１２．９８８１２．９９６１２．９８６１２．８８７１２．９０８

２．７１４．７３２１４．９８３１５．１６４１５．４７９１５．５２７１５．５２３１５．４７９１５．５２７１５．６４６

３．０

１７．０７１１７．３５８１７．５７０１７．９２５１７．９７５１７．９７１１７．９８７１８．０５８１８．１１０

载荷（ＭＮ）E 1E 2E 3E 4E 5E 6B 1B 2B 3

图８

液压缸在不同载荷作用下的刚度变化

刚度／（Ｎ·ｍｍ－１）

载荷／ＭＮ

(School of Mechatronic Engineering ，North University of China ，Taiyuan 030051，China)

Abstract ：The two-dimensional model of the muzzle flow field for numerical simulation was set up in the paper.By coupling the moving boundary of a large displacement deformation and non-structural dynamic mesh,the N-S equation of compressible flow was solved,the muzzle flow field structure and the development process were analyzed,and the parameters and distribution of the muzzle flow field consisting of the muzzle blast and the surrounding jet structure were obtained.Key words ：projectile ；large caliber artillery ；muzzle flow field ；numerical simulation

Flow Field Numerical Simulation of Large Caliber

Artillery Muzzle with Moving Projectile

FANG Ju-peng ，LI Qiang ，ZHAO Jun-guan ，XU Zhi-zhang

ｍｍ

度主要为油液的刚度。随着载荷的增大，球铰末端位移变化缓慢增加，可以得出液压缸在不同载荷作用下刚度的变化，如图８所示。

当活塞轴向位移x =526mm 时，根据式（３），可得液压缸在载荷3×106N 作用下的刚度为1.481×105N/mm ，ＡＮＳＹＳ仿真结果显示轴端位移为18.11mm ，刚度为1.657×105N/mm ，与计算值有误差。这是因为在ＡＮＳＹＳ接触分析中考虑了液压缸的接触应力与摩擦，且油液刚度并非定值。但从分析结果可以看出这种有限元模型接近液压缸在实际工作过程中的运动状态。3结论

通过盾构液压缸在ＡＮＳＹＳ中的接触分析［３］，得出接触应力与摩擦对液压缸的刚度会产生影响，刚度与载荷成线性比例关系。盾构液压缸的刚度主要表现为油液的刚度，为盾构推进机构的刚度分析和推进系统的设计提供了一定的基础。

参考文献：

［１］庄欠伟，龚国芳，杨华勇，等．盾构液压推进系统结构设计

［Ｊ］．工程机械，２００５（３）：４７－５０．

［２］王林鸿，吴波，杜润生，等．液压缸运动的非线性动态特征

［Ｊ］．机械工程学报，２００７，４３（１２）：１２－１９．

［３］尚晓江．ＡＮＳＹＳ结构有限元高级分析方法与范例应用［Ｍ］．

北京：中国水利水电出版社，２００６．

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第６３页）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t8ne.html