35m^3大型矿用挖掘机回转装置静态特性分析.pdfVIP

学兔兔 第3期 (总第160期) 机 械 工程 与 自动 化 No．3 2010年 6月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMAT10N Jun． 文章编号：1672—6413(2OlO)03—0053—03 3 5 m3大型矿用挖掘机回转装置静态特性分析 王鹏云 ，张学良 ，连晋华 (1．太原科技大学 机电工程学院，山西 太原 030024；2．太原重型机械集团有限公司技术中心，山西 太原 030024) 摘要：建立了以壳单元为基本单元的35 m 大型矿用挖掘机回转装置的有限元模型，利用ANSYS有限元分析 软件对其进行了静态分析。结果表明，回转装置的结构强度是足够的，同时也为结构的优化设计提供了参考。 关键词：挖掘机；回转装置；有限元分析 中图分类号：TD422．2 文献标识码：A 0 引言 配重部分位于回转平台的后部，用来平衡前部工作 2O世纪后期，国际上挖掘机的生产向大型化、多 装置的重力。挖掘机在工作过程中，由于工作装置的位 功能化、专用化和自动化的方向发展，我国使用的大 置和铲斗装载质量的变化，整个工作装置的质心也是变 型挖掘机大多要靠进口国外产品。交流变频系统的研 化的。通过选取合适的配重，可以使上部平台各部件的 制成功，使我国挖掘机向大型化方向的发展迈上了一 重力合力作用线的变化不超出回转支承圈，从而使回转 个新的台阶。大型挖掘机主要用于各种大规模露天矿 支承辊子在工作过程中受力比较均匀。确定配重质量的 山的开采，由于其工况恶劣，工作载荷大、随机多变、 原则如下：①平台上的合力作用点尽量靠近平台回转中 频率范围宽，使得其存在很大的安全隐患。 心，最好落在回转支承圈直径范围内；②挖掘过程中合 本文针对具有自主知识产权的国内首台全变频驱 力作用点的位移对称于转台回转中心。 动的35 m。大型矿用挖掘机，利用ANSYS有限元分析 2 有限元静态分析 软件建立了其回转装置的有限元模型，并进行了静态 2．1 模型建立 分析。 为了提高运算速度，在满足一定条件的情况下，建 1 挖掘机回转装置简介 模时可将三维构件理想化为一维或二维单元。如当构 挖掘机的回转装置由回转平台、底架梁和配重3 件结构长度和宽度方向尺寸远大于高度方向的尺寸 部分组成。 时，可理想化为壳单元，而不满足简化条件时则采用 1．1 回转平台 实体单元建模。由于回转平台、底架梁均为钢板焊接 挖掘机回转平台由回转支承、回转机构和转动平 组合结构，所以在ANSYS建模中，可采用壳单元对其 台3部分组成。回转支承的外座圈与转动平台连接，带 模拟。配重装置与回转平台之问用悬臂梁结构连接，连 齿的内座圈与底架梁连接。回转机构的壳体固定在转 接部分采用梁单元进行模拟。 动平台上，用小齿轮与回转支承的内座圈啮合。小齿 在对该大型挖掘机的回转装置进行有限元建模分 轮既可以绕自身的轴线自转，又可以绕转台中心线公 析计算时，可以忽略一些对结构分析结果影响不大的结 转，当回转机构工作时，转动平台相对底架进行回转。 构，如焊接上的限位板、装配的定位孔等。本文利用 挖掘机工作装置作用在转台上的垂直载荷、水平载荷