装载机动臂的有限元分析及改进

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1、第26卷第5期黄石理工学院学报Vo.l26No.52010年10月JOURNALOFHUANGSHIINSTITUTEOFTECHNOLOGYOct.2010do:i10.3969/.jissn.1008-8245.2010.05.004装载机动臂的有限元分析及改进周华祥黄磊(黄石理工学院机电工程学院,湖北黄石435003)摘要:动臂是装载机工作装置最重要的构件,其强度状况对工作装置的性能和寿命有直接的影响。在装载机的实际工作过程中,铲斗经常受偏载作用,此时工作装置除

2、承受正载外,还承受附加弯矩作用,从而导致铲斗和动臂的变形。在这2种工况下对动臂进行有限元分析,得出动臂的应力集中区域和应力分布云图,提出了改进工作装置结构的措施。关键词:偏载;动臂;有限元+中图分类号:TH123.4文献标识码:A文章编号:1008-8245(2010)05-0012-03FiniteElementAnalysisandImprovementofLoaderBoomZHOUHuaxiangHUANGLei(SchoolofMechanicalandElectronicEngineering,H

3、uangshiInstituteofTechnology,HuangshiHubei435003)Abstract:TheBoomisthemostimportantcomponentoftheloader.Thestrengthconditionsexertadirectinfluenceonthelifeexpectancyandtheperformanceoftheloadingequipments.Inthepracticalworkoftheloader,thebuckethasbeenoftenpartia

4、.lAtthistimetheloadingdevicehastobeartheadditionalbendingmomentinadditiontothenormalloading,whichresultsinthedeformationofthebucketandtheboom.Thefiniteelementanalysishasbeendoneunderthesetwoconditionsandthestressconcentrationareaandstressdistributionareaoftheboo

5、mhavebeenobtainedandmeasureshavebeenputforwardtoimprovethecomponentsoftheloadercorrespondingly.Keywords:partialload;boom;finiteelement法,对装载机在极限工况下的状态进行分析,得0引言到工作装置整体的应力及变形分布,为动臂的结构减重和提高使用寿命提供现实依据。轮式装载机属于铲土运输机械类,具有作业速度快、效率高、机动性能好、操作轻便等优点,是1装载机动臂有限元分析现代机械化施工中不可缺

6、少的装备之一。我国装载机在结构设计强度等方面设计上存在很多问1.1装载机动臂有限元概述题。以往采取的类比试凑!设计方法在一定程在装载机的实际工作过程中,铲斗经常受偏度上存在盲目性,容易形成设计中的人为!应力载作用,此时工作装置除承受正载外,还承受附加集中点,造成机构整体强度的削弱甚至破坏。动弯矩作用,从而导致铲斗和动臂的变形。装载机臂是装载机的主要结构部件,是铲斗和摇臂的主装卸物料的作业是由水平切入料堆、转斗、提升后要结构支撑件。采用现代设计方法中的有限元方退、重载行驶和卸载行驶等5段动作完成的。分收稿日期:2009

7、-12-14作者简介:周华祥(1975
),男,湖北汉川人,讲师,硕士。第5期周华祥黄磊:装载机动臂的有限元分析及改进13析以上作业过程发现:装载机在铲入物料堆及把物料堆举升到最高处时有最大的水平和垂直载荷。选取动臂所受最大载荷的2种工况进行研究,即插入工况和举升工况。1.2装载机动臂有限元建模单元类型:装载机动臂是由动臂板、横梁、摇臂支耳焊接而成的,选取采用SOLID45实体单元作为分析的单元类型。材料属性:装载机动臂由16Mn组成,其中动臂上的轴套由Q235

8、-D组成。网格划分:形式为自由划分,采用三角形形状划图2动臂的合位移分,共产生1361个节点,3664个单元,精度适中。ZL50装载机动臂网络划分模型如图1所示。动臂的上铰点与前车架铰接处固定,下铰点与铲斗铰接处可在XY轴平面内摆动,举升油缸与动臂铰接处可在XY平面内摆动,摇臂支耳铰点在本文分析的2种工况中所受的应力过小,可以忽