大型矿用挖掘机铲斗结构优化设计及其可视化.pdfVIP

学兔兔 设计 ·计算 缸 栈 DesignandCatculation 第45卷l第6期 总第488期 大型矿用挖掘机铲斗结构 优化设计及其可视化* 侯亚娟 ，，毕秋实 ’，张永明z，李爱峰z 1．吉林大学机械科学与工程学院；2．太原重工股份有限公司 摘 要 1分析国内外铲斗研究现状，基于SAEJ67—1998标准推导铲斗容量的计算公式，建立机械式挖掘机铲斗结构优 化设计数学模型。利用 MATLAB软件编写铲斗优化程序 ，并基于VisualStudio平台和Vb．net语言，开发铲斗结构优化 设计软件，实现优化结果的可视化。以WK一75型矿用机械式挖掘机铲斗为例，对其进行结构优化，验证铲斗结构优化模型 和可视化方法的正确性。结论可为铲斗结构的合理设计和铲斗设计效率的提高提供理论参考。 关键词：矿用挖掘机 ；铲斗 ；结构参数；优化设计；可视化 大型矿用机械式挖掘机，生产效率高，运行可靠，广 厂商有美国的Caterpillar,JoyGlbal、ESCO和南非的VR 泛应用于煤炭、矿石等露天矿山的采装作业。目前，国内 Steel等公司，这些国外厂商能够针对不同的工作装置结 对大型矿用机械式挖掘机铲斗的设计主要基于传统的相 构和不同的被挖掘物料设计不同结构型式的铲斗，并使 似理论，即根据给定的铲斗容量，在经验公式的基础上粗 用有限元、离散元等先进技术手段对铲斗强度和铲斗工 略地确定铲斗结构参数。按照这种方法设计的结构会造 作效率进行验证 。因此，只有采用先进的方法及手段对铲 成较大的铲斗容量误差，而且误差只有在铲斗三维建模 斗的结构参数进行优化设计，提高铲斗的设计效率和成 完成之后才能通过测量得知，在有限的设计周期内属于 功率，才能满足现代用户的需求，提高我国产品在国际市 低效率设计方法。此外，传统的设计方法无法对铲斗的重 场的竞争力 “】。 量做出有效的预测，这对于铲斗的设计工作是十分不利 本文基于SAEl67—1998标准 ，推导出铲斗容量的 的1】『。在国内，太原重工集团对大型矿用机械式挖掘机相 计算公式，建立机械式挖掘机铲斗结构优化的数学模型， 关关键技术进行了深入的研究与工程实践，已形成完整 并开发铲斗优化设计软件，实现设计结果的可视化，为铲 的关于铲斗的设计体系与分析方法，但仍存在斗形相对 斗结构的合理设计提供了理论依据，同时提高了铲斗设 单一和理论基础相对薄写勇的不足。国外主要的铲斗生产 计效率，具有广泛的工程应用价值。 。基金项 目：国家 “863”计划项 目(2012AA062001) 作者简介：侯亚娟(1989一)，女，河北任丘人，硕士，研究方向：现代设计理论及方法研究。 206‘1 缸敞I33 学兔兔 设计-计算 DesignandCatcutation 根据铲斗的结构特点，忽略了铲斗侧壁倾角，并将铲斗容 1 铲斗容量计算 量简化为以下3部分体积之和：斗体内物料体积V，m3； 机械式挖掘机铲斗结构如图1所示，由斗体、斗唇、 顶部锥度料锥体积V，，m3；两者之间的中部物料体积 ， 斗齿及斗底组成。图1中，曰为铲斗宽度，m；H为铲斗高 ITI，， 如图