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頂推梁是推土機前工作裝置的關(guān)鍵部件，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)能有效地保證推土鏟實現(xiàn)各種作業(yè)位置，并能滿足強度、剛度和耐磨性的要求。地面作用于行走機構(gòu)的強大推力，經(jīng)頂推梁傳遞到推土板，該載荷隨機、復(fù)雜且動載系數(shù)較大。目前大型推土機的頂推梁基本上有兩種結(jié)構(gòu)型式：一種是適用于回轉(zhuǎn)式推土鏟的拱形鋼架；另一種是適用于直線型固定式推土鏟的直線形鋼架，從強度分析的結(jié)構(gòu)力學(xué)觀點來看，在相同頂推力作用下，直線形鋼架的受力情況比拱形鋼架好，實際應(yīng)用中大型推土機多采用固定式推土鏟及直線形鋼架。
此次研究的研究對象為該類型，所研究的頂推梁與推土鏟用橫拉桿連接，此時推土鏟的橫向力只由橫拉桿承受，不會導(dǎo)致頂推梁過于笨重，應(yīng)力狀態(tài)也不復(fù)雜。針對大型高驅(qū)動履帶推土機前工作裝置，建立其動態(tài)分析模型，并將分析對象—頂推梁建立柔性分析體，考慮動力系統(tǒng)及作業(yè)裝置反饋到被分析對象的動態(tài)極限載荷，分析頂推梁所受的應(yīng)力及分布情況，進(jìn)而根據(jù)應(yīng)力及分布特點，優(yōu)化頂推梁結(jié)構(gòu)，以提高其強度及優(yōu)化其性能。
推土機的頂推梁作為其前工作裝置關(guān)鍵承力部件之一，其使用性能影響整個推土機的性能。對于進(jìn)行塊狀礫石作業(yè)的大型推土機，作業(yè)料堆中的塊狀礫石進(jìn)入頂推梁與機體間側(cè)隙情況時有發(fā)生，從而造成頂推梁側(cè)向受礫石動態(tài)擠壓受力，實際作業(yè)中常出現(xiàn)由于上述原因造成的頂推梁變形破壞，如圖所示。被分析頂推梁的材料為Q460，密度為7850kg/m3，屈服極限為460MPa。前工作裝置的三維模型如圖所示，設(shè)定頂推梁與推土板和履帶架兩連接點分別為A，B，據(jù)頂推梁實際破壞情況，測得其破壞受力中心區(qū)域的位置在D點，三點的位置關(guān)系如圖所示，D靠近B端，實測AD段長度為2490mm，DB段長庶為1635mm。
推土機作業(yè)以黑云變粒巖為對象，該礦石致密堅硬，其抗壓強度一般為147-196MPa，平均為171.5MPa，分析時采用最大值196MPa。鑒于頂推梁受載面積大小具有隨機性，分析中假定受載面積為以D為中心的方形區(qū)域，且面積大小分別為4，20c耐兩種工況，側(cè)向單位面積作用載荷漸變，逐漸增大至最大值。兩工況分別模擬巖石的一角、巖石的一個側(cè)面擠壓推土機的頂推梁，所需加載載荷極值經(jīng)計算可知分別為78.4，392.0kN。在前工作裝置動態(tài)系統(tǒng)中，將頂推梁柔性化，將計算的載荷依照工況施加在頂推梁的內(nèi)側(cè)側(cè)向進(jìn)行有限元仿真分析。
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