本文關(guān)鍵詞：WK-75型礦用挖掘機(jī)鏟斗斗桿組件疲勞壽命分析

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【摘要】：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“75m~3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)強(qiáng)度分析和校核,挖掘過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題,提出一種新的解決辦法來計(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 Workbench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)行了挖掘物料過程仿真計(jì)算,對(duì)挖掘過程中鏟斗內(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)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-Goodman算法計(jì)算了鏟斗斗桿組件的疲勞壽命。此外,在前述工作的基礎(chǔ)上更改載荷比例因子,結(jié)合載荷比例因子與物料等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,得到了挖掘不同級(jí)別物料鏟斗斗桿組件的疲勞壽命。本課題的研究為大型礦用機(jī)械式挖掘機(jī)工作裝置的疲勞壽命分析提供了方法指導(dǎo);為工程中WK-75型挖掘機(jī)的檢修決策和結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了依據(jù);對(duì)同系列大型礦用挖掘機(jī)的有限壽命設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD422.2

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1201959