大型液压挖掘机工作装置结构有限元分析

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1、曜亘团圆国圈lCONSTRUCTIONMACHINERYANDMANAGEMENT文章编号：1000—033X(20l6)01-0102—04大型液压挖掘机工作装置结构有限元分析贺雨田。，吕彭民，牛选平。(1．长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064；2．西安特种设备检验检测院，陕西西安710065；3．沃得重工(中国)有限公司，江苏镇江212143)摘要：为了研究液压挖掘机工作装置的结构强度对挖掘机使用寿命的影响，针对某大型液压挖掘机工作装置的结构特点，在对其结构简化的基础上，采用实体单元、板壳单元和梁单元联合

2、建模方式，建立了液压挖掘机工作装置整体有限元模型。选择了三种典型工况进行了结构有限元分析，通过对不同工况下挖掘机工作装置的应力分析和疲劳强度评估，发现了该挖掘机工作装置静强度和疲劳强度不足部位，并提出了挖掘机结构优化改进建议。关键词：挖掘机；工作装置；有限元模型；使用寿命中图分类号：U415．51文献标志码：BFiniteElementAnalysisofWorkingDeviceofLarge—sizedHydraulicExcavatorHEYu—tian～，LUPeng—min，NIUXuan—ping。(1．KeyLaborat

3、oryofRoadConstruction＆EquipmentofMOE，Chang’anUniversity，Xi’an710064，Shaanxi，China；2．Xi’anSpecialEquipmentInspectionInstitution，Xi’an710065，Shaanxi，China；3．WorldHeavyIndustry(China)Co．1td．，Zhenjiang212143，Jiangsu，China)Abstract：Basedonthestructuralfeaturesoftheworkingdevi

4、ceofalarge—sizedhydraulicexcavator，thefiniteelementmode1wassimplifiedandestablishedwithsolidelements，planeelementsandbeamelements，andthefiniteelementanalysiswascarriedoutforthreekindsoftypicalworkingconditions．Th【roughstressanalysisoftheworkingdeviceunderdifferentconditi

5、ons，areaswithinsufficientstaticstrengthandfatiguestrengthofexcavatorwerefound，andadviceforexcavatorstructureoptimizationwasproposed．Keywords：excavator；workingdevice；finiteelementmodel；servicelife开链杆件系统，它通过对各杆件位置的调整实现挖0引言掘作业。为了获得挖掘机工作装置的应力分布，可对于挖掘机这样结构较为复杂、运动状态多变以对动臂、斗杆、铲

6、斗以及销轴等挖掘机的各个结构的工程机械而言，采用常规的解析法无法获得结构进行单独分析，但这种从整体中分离的局部计算往局部的应力应变分布和位移变化情况。通过有限往受到边界条件和载荷的影响，当计算设置不合理元计算对工作装置结构强度进行评估是一种有效时，会影响结果的准确性_l]。本文选择某50T大可行的办法。近年来，挖掘机不断向大型化方向型挖掘机为研究对象，对挖掘机工作装置简化处理发展，由于大型挖掘机的作业条件和工作环境较后，建立了工作装置结构整体的有限元模型，通过典为恶劣，因此对其强度、刚度和可靠性等提出了更型工况应力分析，对计算结果进行了

7、对比评估，给出高的要求。了结构改进建议，为挖掘机工作装置设计提供了可挖掘机工作装置是由动臂、斗杆和铲斗组成的靠数据。收稿日期：20150813基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2015BAF07B02)102C0NSTRUCT10NMACHINERYANDMANAGEMENT厂∞／。03图6Goodman疲劳极限接部位建立了接触单元，使有限元模型更接近挖掘机的实际情况。(2)通过对3种典型挖掘姿态进行结构有限元分析，获得了在3种姿态下整体结构受力分布情况，并计算得出挖掘机工作装置中不满足材料静强度的O'max~-Gmin部位。(3)利

8、用Goodman疲劳极限图对挖掘机工作装置的危险部位进行了疲劳强度评估，为结构改进提供了参考依据。参考文献：表3工作装置危险结构应力分析结果[1]杜文靖，崔国华，刘小光．液压挖掘机工作装置整体集成有限工作装