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栏机械

第55卷1第2期

总第604期

超大型液压挖掘机回转平台有限元分析

张聪聪，文俊，郑华，王春磊

徐州徐工矿业机械有限公司技术中心

摘要|回转平台是液压挖掘机重要的组成部分，包括工作装置在内的一系列上车部件几乎全部安装在回转平台

上。超大型液压挖掘机结构及工艺复杂，承力较大，且造价昂贵，修复难度大，在设计过程中需重点保障其部件的强度

和寿命。对某超大型液压挖掘机回转平台在3种典型工况、2种挖掘模式下进行有限元分析，并根据分析结果指导实

际生产。

关键词：超大型液压挖掘机；回转平台有限元；典型工况

回转平台是液压挖掘机重要的组成部分，包括工作对其进行3种典型工况、2种挖掘模式下的有限元分析。

装置在内的一系列上车部件几乎全部安装在回转平台

上。超大型液压挖掘机由于结构及工艺复杂，承力较大，1回转平台有限元模型的建立

且造价昂贵，修复难度大，在设计过程中需重点保障其部在三维建模软件中建立某超大型液压挖掘机回转平

件的强度和寿命。台的几何实体模型，如图1所示。

目前超大型液压挖掘机回转平台主要采用双筑梁箱

形结构，通过板材焊接而成。在工作过程中，回转平台主

要承受上车安装部件施加的力或转矩，其中大部分上车

部件在工作过程中相对于回转平台处于静止状态，主要

持续变化的载荷为工作装置铰点传递的载荷。

目前，在工程应用中，使用有限元分析和工业设计融

合创新方法，可使产品获得更高的可靠性以及更高的用

户认可度。本文以某超大型液压挖掘机回转平台为例，图1回转平台的实体模型

作者简介：张聪聪（1990一），男，江苏南通人，工程师，研究方向：工程机械整机设计。

2024·2工程机械121

设计·计算

DesignandCalculation

为使运算精确高效，在建立模型时进行简化：（2）最大挖掘深度工况，如图3所示。此时处于铲斗

（1）取消回转支承螺纹孔，将模型中回转支承与回转液压缸最大挖掘力位置，该工况下由于动臂液压缸力臂

平台连接处视为刚性连接,用刚性固定回转支承作为边最小，有可能产生动臂液压缸闭锁不住的情况，因此，在

界条件。A、B两处可能产生很大的作用力，甚至有可能使整机产

（2）不考虑钢板焊接焊缝以及焊接应力3,将整个模生后倾失稳。

型中焊缝处定义为连接接触，焊接材料按照母材处理

（3）取消不必要的圆角、倒角以及放水孔，处理零件

之间一些连接处的缝隙等。

（4）网格的划分对求解精度很重要，但是划分太细会B

P

导致运算量非常大，为保证计算精度，网格划分时，采用

六面体单元网格划分方式，网格单元尺寸设定为15mm，

共划分1590884个单元。经检验，网格质量符合要求。

2工况分析与载荷计算

2.1典型工况

在整机工作过程中，回转平台所受的载荷除由各部

件自重施加外，主要载荷由工作装置提供，并且在工作过

·程中变化，现取3种典型工况，分别对铲斗挖掘模式、斗

杆挖掘模式两种挖掘模式进行分析。

（1）整机前倾失稳工况如图2所示姿态，斗杆垂直于W

地面，斗齿尖离地面以下0.5m，使用两种挖掘模式进行W

挖掘，切向阻力垂直地面，法向阻力指向机体，所发挥的