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HSG型工程液压缸基于ANSYS的有限元分析
张士营1张文辉1,2
（1.丽水学院工学院，浙江丽水323000；2.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001）
摘要：HSG型液压缸在工程机械等领域有着广泛用途，当前还缺乏系统的有限元分析方法。首先针对HSG型液压缸系统分别从力位移、全局应力及局部应力进行了静力计算；进而对液压缸的主要轴向载荷承受部件活塞杆进行了纵向弯曲强度的校核，分析构件稳定性；最后对液压缸系统进行模态分析，通过系统固有频率的计算能够有效避免共振危害的发生。所提方法与分析结果对于HSG型液压缸研发具有重要借鉴价值。
关键字：有限元；液压缸；静力分析；屈曲分析；模态分析
中图分类号：TH11文献标识码：A
FiniteElementAnalysisforHSGHydraulicCylinderSystem
basedonANSYS
ZhangShiying1ZhangWenhui1,2
ofTechnology,LishuiUniversity,Lishui323000；2.SchoolofAerospace,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001;
Abstract：HSGtypehydrauliccylinderhaswidelyusedinengineeringmachineryandotherfields,thesystemfiniteelementanalysismethodisstilllackincurrent.Firstsystemtheglobalstaticcalculationaredonerespectivelyfortheforcedisplacement,stressandlocalstressonHSGtypehydrauliccylinder;Andthenstrengthcheckisdoneforthemainaxialloadcomponentsunderthepistonrodofthebuckling,stabilityanalysisofcomponentsisdone;Themodalanalysisiscarriedoutonthehydrauliccylindersystem,throughcalculatingnaturalfrequencyofthesystemcaneffectivelypreventtheoccurrenceofresonancehazard.TheproposedmethodandtheanalysisresultshaveimportantreferencevalueforresearchanddevelopmentofHSGtypehydrauliccylinder.
Keywords：Finiteelement;Hydrauliccylinder;Staticanalysis;Bucklinganalysis;Modalanalysis1引言
液压缸是一种将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压元件，具有结构简单，工作可靠的特性，能够在实现往复运动时无需减速装置，没有传动间隙，且运动平稳的优点，在能源、机械等各工业领域及日常设备中有着广泛用途，由于液压缸的刚度、强度、稳定性及振动特性等因素将直接影响到液压缸的使用寿命和工作性能，因此对其进行深入研究具有重要意义[1]-[2]。
文献[3]针对液压支架结合力学原理进行了分析计算，利用ANSYS对应力和稳定性进行了研究。文献[4]针对车用液压缸进行静态、动态和压杆稳定性分析，获得了结构稳定性条件。文献[5]针对液压缸承受径向载荷力，对其进行非线性分析，获得了最大载荷计算办法。文献[6]针对翻卷机液压缸各部件承受轴向力进行静力分析，分析了刚度等指标。文献[7]针对液压缸活塞杆与缸体由于受轴力和横向力的共同作用而产生弯曲变形导致液压缸整体失稳的问题，建立挠曲性微分方程，获得了液压缸临界载荷分析方法。
考虑到当前液压缸的强度校核、应力及稳定性分析、共振问题等还缺少系统的分析方法，以广泛应用的HSG型工程液压缸为例，对系统的静力、屈曲及模态进行了分析，从而形成系统完整的液压缸静动态指标分析方法，该方法对液压缸的研发及其它类似结构具有重要工程指导意义。
2HSG液压缸系统基于ANSYS的有限元分析
基于ANSYS的静力分析
HSG型工程液压缸主要用于各种工程机械、起重机、运输机械及工程车辆的液压传动系统中，具有典型意义。首先定义参数为：内径为63mm，外径为83mm，活塞杆直径为32mm，行程为500mm，最小安装距为795mm，工作压力为16MPa，试验压力为20MPa。
考虑到专业的三维建模软件Solidworks与ANSYS