r试验研究」

　　液压破碎锤贯穿螺栓的有限元强度分析周志鸿，李静（北京科技大学，北京海淀区100083）析结果表明，螺栓氮气室侧圈啮合螺纹牙处应力较大，应力集中明显，理论分析结果与实际相吻合。

　　1前言随着液压破碎锤的广泛使用，对液压破碎锤的研究也越来越多，但多集中于液压锤的结构设计、系统仿真、常见故障预防及处理等方面，目前还没有见到液压锤零部件强度分析的。本文尝试凿岩机械气动工具，2006（2）应用ANSYS有限元软件对液压破碎锤贯穿螺栓的强度进行计算。在此仅考虑贯穿螺栓承受大工作载荷工况时的应力情况。

　　2ANSYS软件介绍ANSYS软件是现在通用的大型有限元分析软件之一，其计算分析过程一般包拮如下几个步骤：前处理，包拮建立分析模型、选取单元类型、划分网格、确定初始参数等；计算求解，包拮施加载荷、确定约束条件、芫成运算；后处理，包拮获取并检查求解结果、对模型作出评价，进而进行其他相关计算等等。

　　3初始条件贯穿螺栓的抗拉强度极限为1 100MPa，屈服极限为935MPa.弹性模量是210GPa，泊松比是03.每个螺栓拧紧力矩为T=2 500N-m，螺栓头部螺纹规格为M42X4mm，液压锤工作过程大油压为Pi=16MPa，氮气室内气体大膨胀压力为p2=2MPa. 4螺栓受力分析41预紧力计算已知螺栓拧紧力矩为T=2 500Nm，螺栓头部螺纹规格为M42X4mm，由经验公42大工作载荷的计算贯穿螺栓装配拧紧后，螺栓已承受预紧力，当再承受油液和气体的压力时，螺栓进一步被拉长，而机体（氮气室与缸体接触部分）受压情况反而有所松弛，于是使机体受压的预紧力就部分卸载，变为残余预紧力。因此螺栓承受的大载荷Qmax仅为残余预紧力Qp"与工作载荷Fi之和，或者就是预紧力Qp与部分工作载荷AF之和。而不是预紧力Qp与工作载荷Fi的直接叠加。即其中X为部分载荷系数，取决于螺栓与机体的刚度比，采用金属垫片或无垫片时取X=0.2~0.3，采用皮革垫片时取X= 07，采用铜皮石棉垫片时取X=08，采用橡胶垫片时取X=09.工作拉力的计算可根据液压锤工作原理图（如）计算得到。

　　液压锤工作过程大油压为p，=16 MPa，氮气室内气体大膨胀压力为p2=2MPa，由气体压力和油压可以计算出总的工作压力为计算时，按照四根螺栓平均受力，故每个螺栓承受的工作压力为得大载荷为5模型建立及网格划分考虑到螺栓结构对称性，我们对模型进行简化，认为螺栓是由一个面旋转360°而成。分析过程中直接在ANSYN软件中建立旋转面的模型，螺栓是由该面绕X轴旋转得到，分析时只需分析该旋转面的受力情况即可。建立的分析模型如、、所示。

　　82作为划分单元，采用智能网格划分方法，设定网格划分的等级为5级，先对贯穿螺栓进行网格划分，之后对螺纹处网格进行细化，划分如、。其中划分的单元数6计算求解中，约束贯穿螺栓左端面X、Y方向自由度，约束X对称轴处的Y方向自由度。

　　示压力较高，如、0所示。由结果中看出，螺栓氮气室侧圈啮合螺纹牙应力大，变形大，应力集中明显，大应力值为512MPa. 8结论用ANSYS软件对液压破碎锤中贯穿螺栓进行强度分析，得到螺栓等效应力云图和位移变形图，结果表明在螺栓的氮气室侧圈啮合螺纹牙处，即图中所示MX处，应力大，应力集中明显，大应力为521MPa，小于屈服极限935MPa.在液压破碎锤的实际使用中，贯穿右侧螺纹牙。019贯穿螅栓等效应力云图螺栓断裂处都为氮气室侧圈啮合螺纹牙处，与理论分析吻合，证明了分析的可靠性。

　　分析过程中没有考虑液压破碎锤内部油压、气压脉动的影响以及温度变化的影响，以后还应进行此方面的具体研究。