新型全液压履带式装载机平衡梁的疲劳分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com⋯l!藉l41年5丹新型全液压履带式装载机平衡梁的疲劳分析王建兵，宋德朝(同济大学机械工程学院)；摘要：工程设计中疲劳分析具有很重要的意义。工程中常用的疲劳分析方法有3种：名义应力法、}局部应力应变法和损伤容限法。名义应力法是一种很重要的疲劳分析方法，主要应用于高周疲劳问题。平TI衡梁是履带式装载机上的重要构件，在装载机工作过程中，平衡梁上受到的是一个循环变化的载荷，平衡；t梁的疲劳寿命直接影响整机性能。将有限元分析得到的应力应变结果导入疲劳分析系统；而后在疲劳分析ti系统中建立材料的疲劳曲线，并选择或输入载荷谱；在选择合适的疲劳损伤累计规则后

2、，疲劳分析系统便i+自动对零件进行疲劳分析，得到零件危险部位的寿命。以平衡梁为例，论述了以通用有限元软件和疲劳分+；析软件为平台对平衡梁进行疲劳分析的过程。；4'-+．+．++．+++十+．++．+++．+．+。+．++。+．+．+．+．+++。+．+++++。+。+。+．．+。++．+．．关键词：疲劳分析；名义应力法；平衡梁；有限元；载荷谱疲劳破坏是工程结构和机械失效的主要原因之置都集装在一个轮架(即台车架)上，而形成一个台一，绝大多数机械零件都工作在循环变化的载荷下，车，每台车辆都有左、右两个履带台车，传统履带装这导致疲劳破坏成为机械零件的主要破坏形式。一载机的台车架采用八字

3、梁摆动式，其平衡梁为半刚般而言，零件发生疲劳破坏时，应力水平往往远小于性悬架结构，左右允许摆动4-3。，是比较成熟的结材料本身的屈服应力和强度极限。机械零件的疲劳构形式。破坏往往突然发生，导致灾难性事故，因此开展结构改进设计的大型全液压履带式装载机工作在高疲劳研究有着很重要的意义Il1。温环境下，发动机需后置，为了结构布置方便，平衡工程中常用的疲劳分析方法有3种：名义应力梁通过销轴与台车上的关节轴承连接在一起，关节法、局部应力应变法和损伤容限法[21。其中名义应力轴承可以万向传动，使得平衡梁端销与平衡梁之间法适合高周疲劳问题，是应用比较广泛的方法。名义有一定的自由度，台车架上所受

4、的侧向力由平衡梁应力法认为两个不同形状的零件只要满足以下3个两端销来承受，平衡梁就可以不停地上下摆动，承受条件则它们的疲劳寿命相同：1)零件所用的材料相上下的振动力。改进后的装载机台车架如图1所示。同；2)零件的载荷谱相同；3)零件最危险部位的应力集中系数相同。使用名义应力法进行疲劳寿命计算时，首先需要根据载荷谱确定零件危险部位的应力谱；而后采用材料的s一／、，曲线，经过计算结构危险部位的应力集中系数，结合材料的疲劳极限图，通过插值将材料的．s一Ⅳ曲线转换为零件的S～Ⅳ曲线；最后根据由载荷谱确定的应力谱以及Miner线性损伤累积规则计算零件的寿命翻。1平衡梁结构参数简介图1改进后

5、的装载机台车架传统履带式车辆的发动机多为前置式，其履带平衡梁是装载机上的重要构件，它的两端连接行走系由张紧轮、履带、托链轮、驱动轮、支重轮和履在行走架上，中间与车架连接，在装载机工作时反复带张紧装置组成。张紧轮、托链轮、支重轮和张紧装地进行升斗一卸载一降斗操作，此时作用在平衡梁一39—学兔兔www.xuetutu.com上的是一个循环变化的载荷，其工作载荷大、工作频析系统；而后在疲劳分析系统中建立材料的疲劳曲繁，而且工作条件比较差，平衡梁的疲劳可靠性会影线，并选择或输入载荷谱；在选择合适的疲劳损伤累响整机的性能，因此平衡梁的疲劳分析非常重要。该计规则后，疲劳分析系统便自动对零件进

6、行疲劳分全液压履带式装载机平衡梁的材料为16Mn，弹性模析，得到零件危险部位的寿命。设计人员得到寿命分量E=2．1×10MPa屈服强度~s=470～630MPa，泊松析结果后，可以根据分析结果对零件进行再设计。在I：Lg=o．275。有限元软件和疲劳分析软件支持下，设计人员进行零件疲劳分析的具体过程如图2所示。本文运用的2平衡梁的疲劳分析实例有限元软件为ANSYS，使用的疲劳分析软件为MSC．2．1基于有限元的疲劳分析过程Fatigue。将有限元分析得到的应力应变结果导入疲劳分I几何I-4设鼹材II建模Il料属性I』读入应力l赛l应变历程l}施晓II后处理I建立载荷谱I后处理Il

7、蜀嚣I求解I应力应II创建材料ltt』ltI礅简I}一变历程rI疲劳曲线lliII．．．．．．．．．一L有限元软件疲劳分析软什图2疲劳分析的具体过程2．2有限元静力分析(4)后处理：求解后使用ANSYS后处理功能，分析步骤：得到平衡梁应力分希隋况圈。平衡梁等效Mises应力(1)几何建模：本文运用Pro／E建立平衡梁的几分布如图4所示。何模型。(2)划分网格：将几何模型导人ANSYS中进行有限元分析。为提高计算精度并减少计算量，采用Solid45单元类型，并对局部应力分布较重要部