机械式矿用挖掘机回转平台结构优化.pdf

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1、露天采矿技术2014年第5期·65·DOI：10．13235~．cnki．hcm．2014．05．020机械式矿用挖掘机回转平台结构优化吴磊，李海洋(内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司，内蒙古锡林浩特026000)摘要：针对挖掘机回转平台建立了2种简化结构模型的力学模型和有限元模型；选取挖掘和回转2个工况作为计算模型，利用ANSYS对2种模型进行强度刚度计算，对计算结果进行比较，确定了较优结构模型。关键词：回转平台；机械式挖掘机；结构优化中图分类号：TD422文献标志码：B文章编号：1671—9816(201

2、4)05—0065—06回转平台是挖掘机的重要组成部分，承受着挖座上，并令左右支座结构相同，并将卷筒周边的提升掘机主要设备的质量及外载荷的冲击，其性能对于力等效到左右支座上；④平衡重分别由平台的止口挖掘机的整机性能有着很大的影响，若强度和刚度及与平台上部的焊接部位承担，其力学模型如图1。不满足工程要求，将直接影响回转小齿轮的传动以及布置在平台上面的传动装置的正常工作，因此，对挖掘机平台进行分析计算的重要意义显而易见【l-3】。中部平台结构一般是以中央枢纽轴为中心，以厚板向4个方向辐射或以交叉纵横梁与上、下盖板

3、焊接而成的封闭式实腹式钢结构。在小型挖掘机的平台计算中，认为上、下盖板不承受力矩作用，故去掉上、下盖板，在计算中，只考虑2种结构模型：①有上、下盖板四周封闭式实腹结构，即原结构模型；②图1回转平台力学模型无上、下盖板四周封闭式实腹结构，即简化结构模图1中：G为平衡重等效作用在平台止口上的型。将通过ANSYS对2种模型下凭条的强度刚度进力，N，各止口上的力为Cdn，为止口的个数，n=行计算，并确定较优模型。5；F为平衡重G等效到平台上下端面的力，N；／21原结构模型平台的结构分析为作用在A型架后铰的力，N；q／

4、2为作用在卷筒轴支撑座的力，N；Fd2为作用在A型架前铰的力，N；1．1力学模型的建立、为分别作用在平台动臂支座上的力，N。中部平台结构复杂，它是由纵横交叉梁及上下力学模型约束条件为：①平台中央枢纽轴套筒盖板组成的封闭型箱形梁结构，在建立力学模型时内表面承受、方向力，故整个套简内表面的节点要必须进行简化：约束和z方向位移；端面承受Y方向力，故其端面①只选平台本身结构作为计算模型，将与平台上全部节点约束Y方向位移；②平台前端下部环轨连接的相关件去掉，如A型架、动臂、平衡箱、车体与支滚的接触范围按一55。～55o

5、考虑，平台前端去掉，将其作用力等效到相应的支撑点上；②将平台110。范围的下部环轨约束Y方向位移。简化成纵横交叉梁的四周封闭型箱形梁结构；③因1．2挖掘工况平台强度和刚度分析为卷筒轴不传递扭矩，卷筒轴的两端支撑在固定支1．2．1挖掘工况下回转平台的计算载荷收稿日期：2014—01—20挖掘机工作时，计算载荷的大小取决于挖掘机作者简介：吴磊(1985一)，男，辽宁沈阳人，助理工程工作装置的工作位置，而回转平台所受的力是通过动师，2008年毕业于辽宁工程技术大学，现任内蒙古大唐国际臂、A型架、卷筒传递给固定在回转

6、平台上的支座上，锡林浩特矿业有限公司总经理工作部副部长。所以平台强度计算的第一工况是：斗柄全伸出进行挖·66·1i；天采矿技术2014年第5期掘，其方向垂直于动臂的中心线，且发动机功率达到度P：7800kg／m弹性模量E：206×10N／m。最大，提升力和推压力都为最大值。受力简图如图2。2)有限元模型网格划分及约束施加。采用45体单元，由于各支座处需加均布力，故划分网格时采用映射及自由网格划分]。回平台有限元模型如图3。根据力学模型的约束转中条件，在有限元模型里。心线图2受力简图对于绷绳力，取动臂为隔离体，

7、按图2对支踵处求解∑m。，=0，有：zKsin+siny一zKcosOt一zhj—GK鼍L图3平台有限元模型eo$o／=0(1)①中央枢纽轴内表面(A868，A869)UX=0，UZ：0；②中央枢纽轴下端面(A210)UY=0；③环得：Fb=81nD(c。s+￡+争c。s—轨一55。一55。范围节点约束UY=0。siny)(2)3)有限元模型载荷施加。①平衡重：平衡重G对支踵处0反力：=355×104N，施加在回转平台的五个止口上表面=isin+COS+Fbcos8+GKsinO／(3)上，其值为29．5MP

8、a。且平衡箱与平台上端焊接在一Fy=icosot+sin+Fhsin8+GbiCOSa(4)起，故平台与平衡箱相连的端面的上端受到沿一方将数据带人以上公式，可算得：向力的作用，端面下端受到方向力的作用，根据力=289X10"N，R=112．7×104N，=的平衡，算得此力大小为5667801N，平均分布在379．1×104N端面上下两端节点上；②各支座处的载荷处理：由于Fx：899×104N．ry=