300t大型液压挖掘机动臂和斗杆有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com缸拭试验·研究第46卷l第1期TestandReasearch总第495期300t大型液压挖掘机动臂和斗杆有限元分析陈艳’，史青录’，钟飞；2．徐工道路机械事业部摘要l利用挖掘机性能分析软件EXCA(R13．0)对300t级大型履带式反铲液压挖掘机进行参数确定和挖掘性能分析，利用Pr0，E进行三维建模，并利用EXCA(R13．0)铰接点受力分析模块获得危险工况下工作装景的各铰接点受力情况，在此基础上利用ANSYS对动臂和斗杆进行有限元强度和刚度分析，得到危险工况下动臂和斗杆的应力、变形

2、云图，其分析结果可为大型液压挖掘机新产品的研发和结构改进提供依据。关键词：300t大型液压挖掘机；工作装置；有限元分析大型挖掘机主要用于各种大规模露天矿山的开采、上，对动臂和斗杆进行有限元分析。希望为我国大型液压大型基础设施建设，同时还可用于填海造地工程及港湾挖掘机的研发和结构优化提供参考。河道疏通工程。目前国外大型液压挖掘机的制造技术已经相对成熟，而国内大型液压挖掘机超过200t级的机型1模型的建立极少，其主要原因是大型液压挖掘机结构复杂，而我国主EXCA(R13．0)是一款成熟的挖掘机性能分析软件，要厂商的设计制造技

3、术条件还不够成熟。但随着市场需工作装置参数设计是其主要功能之一，该软件将几何作求的增加，大型液压挖掘机引起了国内行业的重视。图法和解析法的优点结合在一起，可参照市场上已经成大型液压挖掘机工作装置的尺寸和重量较大、结构熟的机型建立各参数之间的几何数学关系；并结合数学和加工工艺也更加复杂，其可靠性对整机的性能影响较和机构学中矢量分析理论和方法，使解析计算与图形显大，也在一定程度上反映了设计制造水平。本文通过前期示有机地结合起来，可通过改变工作装置的各个相关参调研以及利用挖掘机性能软件调整校对，确定了300t级数，实时显示调整

4、参数后对应的图形结果和文字说明，使大型液压挖掘机的主要参数，并利用Pro／E建立三维模参数化交互式设计得到实现，为工作装置参数的调整及型，在挖掘作业分析和危险工况铰接点受力分析的基础最终确定提供可靠的参照。此外，该软件还具有工作装置作者简介：陈艳(1987一)，女，山东临沂人，在读硕士，研究方向：机械与车辆动力学。2015．1l工霏敞l19学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com杠拭第46卷l第1期总第495期较为复杂，有拉压、扭转及振动冲击等多种载荷作用，且工况二：如图5所示，该工况为铲

5、斗最大挖掘力工随着挖掘姿态的不同，挖掘力大小、方向在不断变化，导况，铲斗液压缸工作，其他液压缸闭锁，图中动臂和斗杆致结构件的实际受力也在不断变化。对动臂和斗杆强度各铰接点受力如表3所示。的分析，应以其可能承受的最大载荷工况即最危险工况作为计算工况。为此，本文利用软件EXCA(R13．0)，在对挖掘机的整个挖掘工况进行挖掘作业分析的基础上，提取4种典型的危险工况。工况一：如图4所示，该工况为利用软件EXCA(R_13．0)全局搜索获得的斗杆最大挖掘力工况，斗杆液压缸工作，其他液压缸闭锁。表2所示为软件计算出的该工况下动臂和

6、斗杆各铰接点受力情况。图5工况二表3工况二动臂和斗杆各铰接点受力kN项目方向y方向z方向动C点0．0-606．19741056．782臂曰点0．O41．0489-1079．749各铰F点0．02850．7292229．538图4工况一点D点O．0-2285．58—1953．546表2工况一动臂和斗杆各铰接点受力kNF点0．0—2850．729-2229．538项目方向y方向z方向斗杆E点0．02285．581891．278动C点0．0-413．7041615．547各G点0．0—2115．684810．5424臂曰点0．

7、O一201．922-1679．753铰点Ⅳ点0．0154．1378658．2983各铰F点0．03594．851961．447Q点O．02526．695—1O13．988点D点O0-2979．224—1644．217．工况三：如图6所示，该工况为动臂液压缸全缩，动F点O．O一3594．85一l916．447臂处于最低位置，动臂与斗杆铰接点F、斗杆与铲斗铰接斗杆E点O．O2979．2241581．948点Q、斗齿尖三点一线且垂直于停机面，斗齿尖处于最大挖掘深度的位置。该工况特点为铲斗液压缸工作，其他各G点0．0—1976．

8、7581333．1o9液压缸闭锁。该工况下切向挖掘阻力对动臂与机身的铰铰点Ⅳ点0．0316．7604646．5453接点c的作用力臂接近最大，而动臂液压缸作用力臂最小，因而容易导致动臂液压缸闭锁不住。表4为利用Q点0．02275．623—1483．563EXCA(R13．0)得到的工况三下动臂和斗杆各铰接点受力1．．