鏟運機前機架是直接支撐工作機構(gòu)鏟斗的部件,從鏟運機整車裝配圖可以看出,前機架的結(jié)構(gòu)較為復雜,且工作環(huán)境較為惡劣,承受載荷情況較其他部件復雜,故其結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性對整機系統(tǒng)的重要性是不言而喻的,同時對煤礦開采的安全性也是極其重要的。
礦用鏟運機一般在有坡和凹坑等條件較差的不平整路面環(huán)境下工作,工作時前機架各結(jié)構(gòu)承受載荷波動較大,加之鏟裝物料重量偏差較大,機架受到的突變載荷較大,嚴重時可能會導致機架某些構(gòu)件變形、甚至斷裂的事故,這就要求鏟運機前機架各零部件具有足夠的強度和剛度,以滿足煤礦井下惡劣的工作環(huán)境,提高鏟運機的可靠性。為保證前機架具有足夠的強度和剛度,使其具有較高的可靠性,故對該型號鏟運機前機架進行必要的強度分析。
運用動力學仿真,提取前機架與各部件作用載荷,通過有限元法對前機架進行靜力學分析。利用ANSYS有限元分析理論和方法,完成對該型膠輪礦用鏟運機前機架的有限元分析,得出各部分的von Mises應(yīng)力,并將其作為前機架強度分析的參考值,與極限應(yīng)力進行比較,從而準確得出前機架的危險部位,進而加以改進,然后完成前車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計,為后續(xù)該型號鏟運機的設(shè)計提供有力的理論依據(jù)。
應(yīng)用Pro/E軟件建立前機架分析模型對前機架進行有限元分析,首先需要建立其三維分析模型。本研究采用三維CAD設(shè)計軟件Pro/E實現(xiàn)對前機架分析模型的建立,模型如圖所示。機架分析模型建立的好壞直接關(guān)系到有限元分析結(jié)果的精確性,因此前機架分析模型的建立充分利用了Pro/E軟件三維實體建模的優(yōu)勢。該模型略去了某些局部非承載結(jié)構(gòu)件,對某些作用相同的零部件適當合并,較為合理地對機架進行了簡化。該機架采用薄壁殼體的焊接結(jié)構(gòu),由鏟斗連接板、頂板、底板、橋支撐側(cè)板、連接板、回轉(zhuǎn)盤、鎖緊桿座、支撐肋板、連接肋板等構(gòu)件組成了整個車架、前機架分析載荷的處理前機架分析載荷是通過對整車2種條件下的動態(tài)虛擬仿真獲得的,即在空載和滿載(10t)的情況下,通過ADAMS/view模塊對鏟運機動態(tài)仿真,通過其后處理模塊繪制前機架與鏟斗、前機架與后機架各關(guān)鍵鉸接處鉸接約束副的受力圖。通過比較整車空載和滿載情況下的受力圖,最終得出前機架與鏟斗、前機架與后機架各鉸接處鉸接約束副的最大受力,即前機架分析載荷。
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