大型礦用挖掘機(jī)工作裝置關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)分析平臺(tái)的研究.pdf

1、我國是一個(gè)煤炭資源儲(chǔ)量豐富的國家，采掘技術(shù)和裝備水平直接關(guān)系到煤礦的生產(chǎn)能力及安全。機(jī)械式挖掘機(jī)已日益成為煤礦開采不可或缺的裝備之一，因此，對挖掘機(jī)重要部件的結(jié)構(gòu)分析顯得十分必要。礦用挖掘機(jī)工作裝置包括挖掘礦石的鏟斗和支持鏟斗的構(gòu)件，主要是斗桿和動(dòng)臂，在挖掘機(jī)工作時(shí)，礦石的挖掘和裝卸都需要由工作裝置來完成，是主要的受力部件，其中鏟斗經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷的作用，斗桿和動(dòng)臂頻繁承受彎矩扭矩，若工作裝置發(fā)生故障，則直接影響到挖掘機(jī)整機(jī)性能。實(shí)際應(yīng)

2、用中發(fā)現(xiàn)，挖掘機(jī)工作裝置在工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)破壞，比如斗桿齒條磨損、斗齒彎曲斷裂等，嚴(yán)重影響著挖掘機(jī)的工作能力和工作效率。為此，有必要對挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行精確的分析和設(shè)計(jì)。然而，由于工作裝置的結(jié)構(gòu)和工況比較復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)分析時(shí)，如果每次結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，都重新進(jìn)行有限元模型的建立、加載、分析，將會(huì)是十分繁瑣的工作。因此，針對挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)出危險(xiǎn)工況下的通用分析程序是十分必要的。
　　本文以太原重型機(jī)械股份有限公司自主研發(fā)的WK-75系列

3、大型礦用挖掘機(jī)工作裝置為研究對象，以Visual C++6.0集成開發(fā)環(huán)境，基于工作裝置UG參數(shù)化模型，使用大型有限元分析軟件ANSYS自帶的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言編制了挖掘機(jī)工作裝置特定工況時(shí)的通用結(jié)構(gòu)分析程序，并將其嵌入U(xiǎn)G軟件界面中，實(shí)現(xiàn)工作裝置的自動(dòng)分析。
　　在UG中建立工作裝置的參數(shù)化模型，并將結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)變量以文本形式保存，用APDL語言編寫出輔助零部件的簡化模型，以及加載分析程序，與工作裝置模型相關(guān)的尺寸及位置參數(shù)均以文本

4、中的變量名表示。分析執(zhí)行時(shí)，Visual C++6.0將文本文件中數(shù)據(jù)寫入ANSYS輸入文件，程序即可通過數(shù)據(jù)找到工作裝置受載位置進(jìn)行加載和求解。本文中模擬了工作裝置受力最嚴(yán)重時(shí)的工況，并設(shè)計(jì)了友好的交互界面，在具體分析時(shí)設(shè)計(jì)了前臺(tái)分析和后臺(tái)調(diào)用兩種模式，可以滿足設(shè)計(jì)人員不同的分析需求。待分析完成之后，前臺(tái)分析模式可以在ANSYS軟件環(huán)境中通過后處理器查看分析結(jié)果;后臺(tái)調(diào)用模式可以在交互界面中打開分析相關(guān)的圖形文件。分析結(jié)果表明，斗桿齒

5、條組件與推壓小齒輪嚙合處應(yīng)力較大，而工作裝置整體應(yīng)力較小，總體受力安全。
　　本文通過編制挖掘機(jī)工作裝置特定工況下的分析程序，一定程度上避免了繁復(fù)的操作，提高了效率。通過與企業(yè)CAE工作室的分析結(jié)果比對，驗(yàn)證了程序分析過程是正確的，分析結(jié)果較為可信。該分析程序的設(shè)計(jì)也證明了CAD與CAE集成分析的高效性與可行性。本分析平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，為挖掘機(jī)其他構(gòu)件的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)提供了一條有效的途徑，也為整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析奠定了基礎(chǔ)。也將提高大型