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时间:2019-05-25
《大型轮式装载机工作装置参数化装配有限元分析与改进设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、大型轮式装载机工作装置参数化装配有限元分析与改进设计魏加洁,朱艳平(徐州工程机械股份有限公司科技分公司,江苏徐州221000)[摘要] 针对大型轮式装载机工作装置受力特点,在Pro/E环境下建立了其三维参数化零件模型和装配模型,并采用高阶四面体单元对每个零件进行网格划分,然后在ANSYS环境下采用APDL编制了参数化装配程序,将从Pro/E导入的零件有限元模型快速装配成整体机构,准确模拟不同零件间的相互作用关系。分析了正载铲掘、偏载铲掘典型作业工况,根据应力情况对动臂进行了改进设计。计算结果表明,应力较大位置在动臂与动臂油缸连接处,偏载作业是导致动臂失效的主要工
2、况。[关键词] 轮式装载机;动臂;有限元分析;参数化[中图分类号]TH243+.3[文献标识码]B[文章编号]1001-554X(2011)04-0095-03Parametricassemblywithfiniteelementanalysisandimproveddesignofworkingdevicesoflarge-dutywheelloaderWEIJia-jie,ZHUYan-ping大型装载机工作装置机构设计和强度设计与中小型机型不同,为避免其工作装置因强度不足导致早期开裂失效,本文在Pro/E环境下建立了其三维参数化模型并进行网格划分,然后在A
3、NSYS环境下编制参数化装配程序,将从Pro/E导入的零件有限元网格快速装配成整体机构,准确模拟不同零图1整体装配模型件间的相互作用关系。选择正载铲掘、偏载铲掘为典型计算工况,综合这些工况的应力结果对徐工1200K大型轮式装载机的动臂进行了改进设计。实践表明,本文提出的工作装置强度分析方法快捷、准确。1三维模型建立与零件网格的生成徐工1200K轮式装载机额定载重量12t,铲斗宽度3400mm,其工作装置的三维实体装配模型如图1所示。动臂、横梁、摇臂支座拉杆是重要受力1.铲斗2.拉杆3.摇臂4.动臂构件,进行工作装置强度分析时,必须确保这些部5.摇臂缸简化模型6.动
4、臂缸简化模型位的三维几何特征与实际结构一致;而受力较小的图2简化后的工作装置三维几何模型位置和铲斗,可以按照“刚度等效”原则进行适当[收稿日期]2010-11-15简化(如忽略局部小圆角、小孔和小倒角等),简[通讯地址]魏加洁,徐州经济开发区驮蓝山路8号徐工科化后的工作装置如图2所示。技装载机所2011.04(上)954实例分析行偏载铲掘作业分析,应力如图8所示,最大应力仍在动臂与动臂油缸连接处,但合成应力值降低到计算得到不同工况下的工作装置应力如图6、7294MPa,证明该改进措施简单有效。所示。其中正载铲掘工况下的应力分布规律见图6,应力较大的位置主要在动臂上
5、,动臂与动臂油缸连接处最大合成应力230MPa,动臂上侧最大应力也达到200MPa。动臂上大应力位置图8改进后结构及其应力分析结果6结束语(1)首先建立了Pro/E三维参数化模型,利用图6正载铲掘工况应力图ADPL命令流文件,实现ANSYS环境下工作装置机偏载铲掘作业工况下的应力见图7,整体应力构的快速装配、约束与载荷的准确快速施加。本文分布与正载铲掘工况基本相似,但局部应力增大,提出的工作装置强度分析方法快捷、准确,充分利最大应力在动臂与动臂油缸连接处,合成应力值为用了Pro/E软件和NASYS软件的参数化设计功能。340MPa;次大应力的位置仍在动臂上侧处,应
6、力值(2)通过典型作业工况下工作装置的应力分析为300MPa。经分析可知,偏载作业是导致动臂失表明:偏载铲掘作业时,动臂应力较大,达到340效的主要工况。MPa,比正载工况大48%,且各工况应力较大位置由此可见,偏载铲掘作业工况下动臂的应力偏分布一致,说明按照偏载铲掘作业工况分析动臂结大,超过了动臂材料许用应力[σ]=300MPa,需构是可行的。要对动臂结构进行改进,降低应力。(3)根据应力分析结果,同时结合企业生产实际情况提出改进措施:在动臂与动臂油缸连接处增加异形法兰,有效提高了该处强度,达到使用要求。[参考文献]动臂上大应力位置[1]陈树勋,梁光明,李会勋.
7、轮式装载机前车架结构载荷计算、有限元分析与优化设计[J].工程机械,2007,38(6):37-42.[1]王硕哲,陈超.铰接式装载机车架刚度强度的计算图7偏载铲掘作业工况应力图[J].工程机械,1987,(09):11-19.[3]张子达,邹广德,张水兴等.CAT980S装载机前车架5结构改进与应力分析有限元分析[J].矿山机械,1995,(08):4-7.在Pro/E动臂三维模型中,在动臂与动臂油缸连接处焊接异形法兰,对改进后工作装置再次进2011.04(上)97
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