WK-75型礦用挖掘機(jī)鏟斗斗桿組件疲勞壽命分析.pdf

1、礦用機(jī)械式挖掘機(jī)是大型露天礦中關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備，其疲勞耐久性和可靠性直接影響著大型露天礦的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，隨著《中國(guó)制造2025》這一戰(zhàn)略的提出，開(kāi)發(fā)具有節(jié)能環(huán)保、質(zhì)量可靠、節(jié)省成本和性能良好的產(chǎn)品成為新時(shí)期工程機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展方向。論文結(jié)合國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目“75m3大型露天礦用挖掘機(jī)研制(NO.2012AA062001)”，對(duì)WK-75型礦用挖掘機(jī)鏟斗斗桿組件的疲勞壽命進(jìn)行研究，包括對(duì)鏟斗斗桿組件的靜力學(xué)

2、強(qiáng)度分析和校核，挖掘過(guò)程的離散元仿真分析和剛體動(dòng)力學(xué)仿真分析，并在此基礎(chǔ)上考慮不同物料的物理性能差異，計(jì)算鏟斗斗桿組件挖掘不同級(jí)別物料時(shí)的疲勞壽命。
　　在查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了機(jī)械式挖掘機(jī)的發(fā)展歷程、目前主要的研究方向及其應(yīng)用技術(shù)。結(jié)合多軸疲勞破壞準(zhǔn)則，針對(duì)目前機(jī)械式挖掘機(jī)工作裝置的疲勞分析中載荷譜難以獲取的問(wèn)題，提出一種新的解決辦法來(lái)計(jì)算鏟斗斗桿組件疲勞壽命，并進(jìn)行了以下工作：
　　首先，在ANSYS Wor

3、kbench軟件中建立了有限元分析計(jì)算模型，在鏟斗危險(xiǎn)工況和斗桿危險(xiǎn)工況下分別進(jìn)行分步仿真計(jì)算，校核鏟斗斗桿組件的靜力學(xué)強(qiáng)度。結(jié)果顯示，鏟斗斗桿組件符合靜力學(xué)強(qiáng)度要求，且在斗桿危險(xiǎn)工況下其應(yīng)力水平較高，因此該工況下的分析結(jié)果可作為疲勞壽命計(jì)算的基礎(chǔ)。
　　其次，基于離散單元法理論，在EDEM軟件中進(jìn)行了挖掘物料過(guò)程仿真計(jì)算，對(duì)挖掘過(guò)程中鏟斗內(nèi)物料重力及挖掘阻力的變化規(guī)律進(jìn)行分析，并對(duì)仿真得到的載荷時(shí)間歷程結(jié)果進(jìn)行處理，減弱了計(jì)算結(jié)

4、果因?yàn)轭w粒生成的隨機(jī)性引起的大幅波動(dòng)。從動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，以經(jīng)過(guò)處理的載荷時(shí)間歷程結(jié)果作為輸入?yún)?shù)，在ADAMS軟件中進(jìn)行了典型作業(yè)過(guò)程仿真分析，獲得了提升力和推壓力的載荷時(shí)間歷程。
　　最后，基于多軸高周疲勞壽命準(zhǔn)則，以斗桿危險(xiǎn)工況下的有限元計(jì)算結(jié)果作為基礎(chǔ)文件，結(jié)合采用Seeger算法估算得到的鏟斗斗桿組件疲勞性能參數(shù)，將仿真所得各載荷時(shí)間歷程與靜力學(xué)分析中各個(gè)載荷步進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在FE-SAFE軟件中選擇von Mises-Goo