挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析.pdf

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1、·7·挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析何君‘，何林，冉光字(1．贵州大学机械学院，贵州贵阳550003；2．贵I,l詹阳动力重工有限公司，贵州贵阳550003)摘要：建立挖掘机斗杆各铰点在任意姿态下的受力数学模型。在Pr0／E软件的草绘模块中绘制挖掘机工作装置的二维模型，并利用其尺寸驱动功能模拟工作装置各个铰点任意姿态下的位置关系。通过测量、计算得出斗杆在指定工况下各铰点受力情况。利用这一方法对詹阳动力重工有限公司某型挖掘机斗杆进行了有限元分析。关键词：挖掘机斗杆铰点受力有限元分析中图分类号：TB121文献标

2、识码：A文章编号：1002—6886(2o11)05一OOO7—03HingeLoadCalculationandStickFEnofExcavatorHEJun，HELin，RANGuangyuAbstract：Aloadcalculationmodelofexcavatorstickhingewasestablishedforvariousgesture．Analysingthelocationofworkingmechanism’Spoints'afterthetwodimensionmodelofwor

3、kingmechanismwascreatedwithCADsoftw&FePro／E．Bycalculatingandmeasuring，theforcethatWasexertedonthestick’Spointshadbeenobtainedunderspecifiedcondition．Withapplicationtojonyangex—cavator，thestickwasanalysedwiththefiniteelementanalysismethod．Keywords：excavator；s

4、tick；hingeload；finiteelementanalysis液压挖掘机工作装置中斗杆各铰点力计算是斗杆有态下的切向挖掘力。限元分析的一项重要内容。确定斗杆各铰点在某一工况(1)铰点A的受力F受力，是对斗杆进行有限元分折的前提。斗杆各铰点受FwrXD十FH、XD2一(XR+GjXR∞+X髓+GIX1)力情况与_T作装置的姿态有关，然而现有型式的挖掘机工I式中：F一切向挖掘力；作装置的结构都比较复杂，铰点数日多，很难确定斗杆在F=叩·F一径向挖掘力，取叼为0．2；任一姿态下各铰点的受力情况，这就使得挖掘

5、机斗杆的有。一F对E点的力臂；限元分析难以进行。碍于斗杆各铰点受力难于计算，工作D一F对E点的力臂；人员往往采用对工作装置进行整机有限元的办法。来对G(i=1⋯4)一斗杆、铲斗油缸、铲斗、连杆机构的斗杆进行分析，这种方法给_丁作人员带来巨大的工作量。重量；而通过编制计算机程序来计算工作装置各姿态下斗杆各(i⋯1．4)一斗杆、铲斗油缸、铲斗、连杆机构的铰点受力情况的方法，要求人们具有较强的编程能力，重心至E点的作用力臂；这无疑给工作人员带来了难度。e，一。对E点的力臂。本文介绍了一种斗杆铰点受力计算的简便方法。铰

6、点A作用力方向为图l中与水平方向的夹角，用l斗杆各铰点受力数学模型J0，表示。说明：图1为詹阳动力重0以轴按逆时针方向旋转进行测量，对铰点的力矩工有限公司某型挖掘机延逆时针方向为正，反之为负。斗杆铰点受力简图，包括(2)铰点B的受力斗杆(ABCDE)、铲斗F‘L。一(G3’RJ]=I+·)(DHF)、连杆(CGH)，铲一～‘e2斗油缸(BG)。对斗杆和式中：。，一铰点D和F之间的距离；铲斗进行研究，把所有杆尺(i=3⋯4)一铲斗、连杆机构的重心至D点的作构件看做二力杆单元，用力臂：F为工作装置在任意姿图1斗杆和

7、铲斗的铰点受力模型e一对D点的力臂。·8·铰点B作用力方向为铲杆油缸水平方向的夹角，用图4所示。表示。连杆GH作用力F：FT’Lf—G3’RlB、，一————一式中：为连杆GH对铰点D的力臂值，铰点H在连杆GH作用力下与水半方向的夹角为。(3)铰点c的受力Fc=F2’COSA_BGC+F㈨’COS／_HGC图3工况一图4工况二式中：曰GC—BG与CG的夹角；工况三：动臂油缸对动臂尾部铰点有最大力臂；斗杆日Gc一日GCG的夹角；油缸发挥最大挖掘力；斗铲齿尖位于铲斗与斗铰点连线上。一与F的大小相等。的延长线上。其位

8、置如图5所示。点C的作用力F在水平方向角度为。(4)铰点D的受力Fn=FrxCOSO5一Flll、×sin05+FG×cos03F『^=F町×sin0s+FRl、×cos05+F，×sin03一G3式中：F=叼×F，我们取77为0．2；05为与水平方向的夹角。图6工况四(5)铰点E的受力F=Fl}T×cos05一Fl、×sin05+F1×cos06工况四：动臂油缸对动F，=F盯×sin