WK-75型礦用挖掘機鏟斗斗桿組件疲勞壽命分析.pdf

1、礦用機械式挖掘機是大型露天礦中關鍵的機械設備，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)濟效益；同時，隨著《中國制造2025》這一戰(zhàn)略的提出，開發(fā)具有節(jié)能環(huán)保、質量可靠、節(jié)省成本和性能良好的產(chǎn)品成為新時期工程機械領域的發(fā)展方向。論文結合國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目“75m3大型露天礦用挖掘機研制(NO.2012AA062001)”，對WK-75型礦用挖掘機鏟斗斗桿組件的疲勞壽命進行研究，包括對鏟斗斗桿組件的靜力學

2、強度分析和校核，挖掘過程的離散元仿真分析和剛體動力學仿真分析，并在此基礎上考慮不同物料的物理性能差異，計算鏟斗斗桿組件挖掘不同級別物料時的疲勞壽命。
　　在查閱國內(nèi)外相關文獻的基礎上，綜述了機械式挖掘機的發(fā)展歷程、目前主要的研究方向及其應用技術。結合多軸疲勞破壞準則，針對目前機械式挖掘機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算鏟斗斗桿組件疲勞壽命，并進行了以下工作：
　　首先，在ANSYS Wor

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

4、果因為顆粒生成的隨機性引起的大幅波動。從動力學理論出發(fā)，以經(jīng)過處理的載荷時間歷程結果作為輸入?yún)?shù)，在ADAMS軟件中進行了典型作業(yè)過程仿真分析，獲得了提升力和推壓力的載荷時間歷程。
　　最后，基于多軸高周疲勞壽命準則，以斗桿危險工況下的有限元計算結果作為基礎文件，結合采用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間歷程與靜力學分析中各個載荷步進行關聯(lián)，在FE-SAFE軟件中選擇von Mises-Goo