针对液压挖掘机斗杆有限元静力分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com串杆产品，重新设计了供1～lOt叉车使用的全部串杆。[3]李辉．客车车身骨架有限元分析与轻量化改进设计【D】．合肥：合肥工业大学，2006．参考文献[4]邱宣怀．机械设计【M】．北京：高等学校出版社，1997．[1】兰凤崇，陈吉清．承载式车身覆盖件板厚优化及灵敏度[5]胡志远，浦耿强，高云凯．轻型客车车身刚度灵敏度分析分析[J]．航空制造技术，2005(3)：61—65．及优化【J]．机械强度，2003，25(1)：67—70．[2]罗键．系统灵敏度理论导论[M]．

2、西安：西北工业大学出版通信地址：合肥市经开区卧云路163号安徽合力股份有限社，1990．公司技术中心(230601)(收稿日期：2012—02—14)液压挖掘机斗杆有限元静力分析蒋美华，苏俊刚2陈欣。，周少良(1．军事交通学院科研部装备预研中心；2．军事交通学院研究生管理大队；3．军事交通学院汽车工程系)2摘要：对液压挖掘机工作装置中的斗杆进行分析，选择斗杆受力最大的工况即斗杆：和动臂垂直的位置，进行静力计算，得到斗杆主要铰接点的受力情况；根据计算结果，利用：ANSYSWorkbench进行斗杆有限元

3、分析，得到斗杆变形云图，确定其变形最大和安全系数；：最低的部位；提出斗杆改进措施来提高斗杆的强度。：‘I‘。l。IIIltIIl‘I。l‘Il_tltl‘IItItttlllII。Itttt。tI‘lIIIItttl‘l‘III。I‘。关键词：斗杆；静力学；ANSYSWorkbench；有限元液压挖掘机是土石方工程的主要施工机械，广泛应用于交通、农田水利、城镇建设以及现代化军事工程等领域的机械化施工，其挖掘能力强，生产率高，通用性好，操纵轻便，在工程建设施工中起着重要的作用。液压挖掘机利用工作装置进行

4、土石方挖掘，工作装置的性能和可靠性是整机先进性的重要标志之一[1]。斗杆是工作装置的重要组成部分之一。在实际使用过程中，斗杆的破坏形式有很多种，在很大程度上影响了工作装置的正常工作。斗杆属于长度较图1挖掘机工作装置模型长而截面较小的杆类零件，工作时会产生很大的弯曲应力，长期处于恶劣工况下工作易使杆体发生变掘。此时，动臂液压缸全缩，斗杆与斗杆液压缸铰接形，甚至发生疲劳断裂。在实际工作中，斗杆破坏主点、斗杆与铲斗铰接点及铲斗齿尖在同一直线上。要发生在杆体中部和焊接处。据计算，此工况下，动臂与斗杆都承受最大

5、力矩，这一工况是动臂和斗杆的危险工况。1模型建立与工况选择2静力学计算采用SolidWorks建立液压挖掘机工作装置模型，如图1所示。对工作装置进行静力学计算。工作装置简化为刚液压挖掘机工作装置在不同工作状态下的受性结构，忽略重力的作用，计算A(斗杆与斗杆液压缸力情况各不相同。当斗杆和动臂垂直时，斗杆、动臂铰接点)、日(斗杆与动臂铰接点)、c(铲斗液压缸与斗处于最大受力位置，铲斗在最大挖掘力位置进行挖杆铰接点)、D(摇杆与斗杆的铰接点)、E(斗杆与铲斗作者简介：蒋美华(1963一)，女，湖南衡阳人，高

6、级工程师，研究方向：车辆运输减振。-——40-——学兔兔www.xuetutu.com的铰接点)共5个铰接点(如图2所示)的受力情况。则Po=24．2kN，P4=73kN。液压挖掘机反铲挖掘时，最大挖掘力P0的计算式囝：对铲斗进行受力分析，铲斗受到3个力的作用：(14～16)×、／(1)沿着45。向左下的挖掘反力Pl(见图3)；左端铰接点式中：g为铲斗容量，取q=lm。的支反力与尸4大小相同，方向相反，与垂直方向夹1角为59．5。；E铰接点的支反力P￡。根据力平衡方程得到式(5)和式(6)，为在轴上的

7、分力，为在y轴上的分力(下文所述各力的下脚标含义依此类推)。一j+j)缸一j1O(5)广P~-Ply=O(6)可得Pa=39．6kN，59．8kN。1．动臂2．斗杆液压缸3．动臂液压缸4．斗杆5．铲斗液压缸6．摇杆7．连杆8．铲斗图2动臂与斗杆垂直工况取150kN，即铲斗沿着铲齿方向的最大挖掘力为150kN。取安全作业时挖掘力P1为33kN。以某型液压挖掘机为例，斗杆与动臂垂直盼隋况下，E铰接点到尸1作用点的距离a为875mm，B铰接点到斗杆液压缸的距离C为362mm，P1作用点到斗杆液压缸的距离d为

8、2467mm，斗杆液压缸与轴的夹角为43．0。，与斗杆下边夹角为81．6。，铲斗液压缸与斗杆下边夹角为12．5。，摇杆与y轴负半图3铰接处力三角形的尺寸轴夹角为61．8。，与斗杆下边夹角为66．8。，铲斗液压对斗杆进行整体受力计算。已知A，c，D，E铰接缸与y轴夹角为38．9。，连杆与y轴负半轴夹角为点的支反力：E铰接点的支反力与大小相同，方向59．5。，斗杆下边与y轴负半轴夹角为51．4。，c铰接相反；D铰接点的支反力与大小相同，方向相反，点到日铰接点