基于Inventor的巨型电铲斗杆有限元分析.pdfVIP

学兔兔 基子Inventor的巨型电铲斗杆有限元分析 孔德宇 ，孔令贺 ，吴翠兰 (1．一重集团天津重工有限公司；2．辽河油田勘探开发研究院；3．辽河油田金马油田开发公司) ●’。 ●’‘ ●‘。 ●‘ ●‘ ● ．．●- ．．●● _．●● ．．●● ．．●‘ 摘 要：巨型电铲作为矿山露天开采中最主要的大型装备之一，其施工中的可靠性是影 响开采效率的重要因素。在挖掘作业过程中，电铲铲斗的全部挖掘力和举升力都是通过斗杆 传递的，受力工况复杂，因此斗杆失效率较高。使用Inventor软件对美国PH公司4100XPC 型电铲的主要结构进行了建模，并针对实际工况对挖掘装置进行了运动学仿真，同时对危险 工况下的斗杆应力进行有限元分析。分析斗杆各部位的应力值，对巨型电铲的国产化设计和 制造进行了探索。 关键词：电铲；斗杆；Inventor；有限元；应力分析 随着经济发展步伐的加快，人类对资源的需求 量60．8 m 的4100XPC型电铲。目前世界上能自主 呈现井喷式增长，由于露天采矿可以应用大型自动 研制55 m 以上巨型电铲的企业，只有美国PH公 化采矿设备，产量大，成本低，安全性好，建设大型 司、美国卡特彼勒、太原重工等三家，其中美国PH 露天矿山和开发大型智能化成套开采设备已成为 公司全球市场占有率居世界第一位，我国的巨型电 我国提高开采效率的有效手段。 铲仍主要依赖于进口，因此提高国内巨型电铲的设 电铲作为大型露天采矿的主要装备之一，用于 计和生产水平具有重要意义。 矿山地表的剥离和矿石的采装作业。按铲斗容量可 1 电铲的结构及工作原理 分为：1 m，以下的小型电铲，5 m。以下的中型电铲， 15 m 以下的重型电铲和15 m 以上的巨型电铲Ⅲ， 电铲主要由行走装置、回转框架、上部平台和 图1为美国PH公司与中国一重合作生产的斗容 挖掘机构四大部分组成，如图2。电铲的挖掘作业包 括推压、提升、回转和卸料4个主要动作，其中，电 铲挖掘机构的运动包括提升运动和推压运动。提升 运动是由提升电机带动牵引钢丝绳实现的，推压运 动是通过齿轮或钢丝绳推压斗杆实现的，最后通过 提升运动与推压运动的配合完成挖掘过程翻。 巨型电铲的斗杆结构主要有两种，一种是卡特 彼勒公司采用的圆形截面斗杆的钢丝绳推压式结 构；另一种是美国PH公司和太原重工采用的齿轮 齿条的推压式斗杆结构，通过电机减速器带动推压 齿轮运动，推压齿轮和斗杆上的齿条产生相对运 图1 美国PI-I公司与中国一重合作 动，从而调整铲斗的挖掘