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

1、我國是一個煤炭資源儲量豐富的國家，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。機械式挖掘機已日益成為煤礦開采不可或缺的裝備之一，因此，對挖掘機重要部件的結(jié)構(gòu)分析顯得十分必要。礦用挖掘機工作裝置包括挖掘礦石的鏟斗和支持鏟斗的構(gòu)件，主要是斗桿和動臂，在挖掘機工作時，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整機性能。實際應(yīng)

2、用中發(fā)現(xiàn)，挖掘機工作裝置在工作中經(jīng)常會出現(xiàn)破壞，比如斗桿齒條磨損、斗齒彎曲斷裂等，嚴重影響著挖掘機的工作能力和工作效率。為此，有必要對挖掘機工作裝置進行精確的分析和設(shè)計。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，如果每次結(jié)構(gòu)改進后，都重新進行有限元模型的建立、加載、分析，將會是十分繁瑣的工作。因此，針對挖掘機工作裝置設(shè)計出危險工況下的通用分析程序是十分必要的。
　　本文以太原重型機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)計語言編制了挖掘機工作裝置特定工況時的通用結(jié)構(gòu)分析程序，并將其嵌入UG軟件界面中，實現(xiàn)工作裝置的自動分析。
　　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，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行加載和求解。本文中模擬了工作裝置受力最嚴重時的工況，并設(shè)計了友好的交互界面，在具體分析時設(shè)計了前臺分析和后臺調(diào)用兩種模式，可以滿足設(shè)計人員不同的分析需求。待分析完成之后，前臺分析模式可以在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)計也證明了CAD與CAE集成分析的高效性與可行性。本分析平臺的實現(xiàn)，為挖掘機其他構(gòu)件的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計提供了一條有效的途徑，也為整機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析奠定了基礎(chǔ)。也將提高大型