液压挖掘机斗杆结构的疲劳寿命研究

发布时间：2020-03-25 16:49

【摘要】：液压挖掘机是一类重要的工程机械装备,在国民经济建设的各行各业得到广泛的使用。挖掘机在实际作业过程中,由于挖掘工况多种多样,工作环境比较恶劣,工作装置不断受到交变载荷以及冲击载荷的作用,经常出现疲劳开裂的现象。本文依托于国家科技支撑计划项目“工程机械节能减排共性技术研究”(项目号:2015BAF07B01),以某36.5t级中型液压挖掘机为研究对象,采用名义应力法和非线性累积损伤理论,对挖掘机工作装置的斗杆结构进行疲劳寿命研究。主要研究内容如下:(1)通过对挖掘机工作装置进行力学分析,得到了挖掘机斗杆铰点载荷与工作装置各液压缸受力的关系式。对挖掘机斗杆进行了四种危险工况下的有限元分析,获得了四种危险工况下斗杆的应力云图,确定了斗杆的疲劳危险区域。(2)对挖掘机进行了扰动土、石块、土石混合物3种土质下的动态载荷测试试验,获得了分布于斗杆四周52处应变片的应变历程,以及动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸大小腔压力变化历程、伸缩量变化历程,通过工作装置的力学分析,获得了挖掘机斗杆的铰点载荷时间历程。(3)对挖掘机斗杆进行了实际作业循环的动力学仿真,获得了疲劳危险区域的应力时间历程。参考国际焊接协会IIW标准,确定了斗杆结构的S-N曲线。提出了一种以计数循环为单位来处理累积损伤的寿命评估方法。通过前后两级载荷应力比的平方(σ_2/σ_1)~2来表现载荷之间的相互作用效应,提出了考虑载荷相互作用效应的非线性累积损伤方法,用试验验证了方法的合理性。(4)应用本文提出的方法分析了斗杆的疲劳寿命,对挖掘机斗杆的寿命薄弱部位进行了改进,从有限元分析与寿命预测两个角度,证明了改进结构的可行性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU621

【参考文献】

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本文编号：2600146