液压挖掘机铲斗的失效分析和改进设计

发布时间：2017-09-12 00:29

  本文关键词：液压挖掘机铲斗的失效分析和改进设计

  更多相关文章： 液压挖掘机 铲斗 失效分析 结构设计 有限元分析

【摘要】：论文课题选自本企业的质量改善开发事例。液压挖掘机是工程机械中非常重要的土方施工机械之一,动臂、斗杆和铲斗为液压挖掘机的三大工作装置,其中,铲斗作为与作业对象直接接触部件,在工作装置中起着特殊的作用和地位,铲斗出现问题将直接影响液压挖掘机的施工效率。2013年,我公司售出的20吨～24吨液压挖掘机铲斗在使用过程中出现了多例背部开裂的故障。造成了用户停工,问题亟需尽快解决。为了尽快解决问题,挽回用户对产品质量的信赖,针对这一质量问题,我们深入用户现场,调查作业工况及作业手法；查阅了挖掘机铲斗相关的技术文献资料,对失效铲斗开裂部位进行剖切检查分析,找到了开裂根源。分析出故障原因后,通过对焊接工艺及铲斗结构方面进行改善,消除了故障。改善后的新铲斗通过实机应力试验、市场500小时实用试验进行了验证,达成了改善目标。主要研究内容如下：(1)对开裂部位实施剖切法检查分析,通过观察断口处的焊缝熔深、硬度分布、开裂源扩展方向,确定失效的原因。(2)对开裂部位材料的焊接性进行分析,确认焊接工艺是否合理。为了确认材料焊接性,引用碳当量的理论,并计算使用材料的碳当量。根据材料碳当量选用合适的预热方法,改进焊接工艺。(3)对现有铲斗进行结构改善,并应用有限元软件进行建模分析,降低开裂部位的应力,确认改善方案。(4)对改善后的铲斗进行实机应力试验及市场实用试验,进一步验证了改善的有效性。
【关键词】：液压挖掘机 铲斗 失效分析 结构设计 有限元分析
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU621
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题提出的背景和意义12-14
• 1.2 液压挖掘机铲斗的结构、用途和性能要求14-15
• 1.2.1 铲斗的结构形式14-15
• 1.2.2 铲斗用途与性能要求15
• 1.3 液压挖掘机铲斗的失效形式和研究现状15-19
• 1.4 本课题研究内容及章节组织19-22
• 1.4.1 本课题研究内容19-20
• 1.4.2 论文章节组织20-22
• 第2章 铲斗的失效分析22-28
• 2.1 铲斗的设计失效分析22-23
• 2.2 铲斗的制造失效分析23-24
• 2.3 铲斗的检验24-27
• 2.3.1 铲斗焊缝断口观察分析25
• 2.3.2 铲斗失效部位焊缝硬度分布检查25-26
• 2.3.3 铲斗失效部位焊缝融合检验26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 基于焊接性能的钢板材料选择和焊接工艺改进28-38
• 3.1 EH360、Q460C材质焊接性能分析30-32
• 3.1.1 EH360材料焊接性能分析30-31
• 3.1.2 Q460C材料焊接性能分析31-32
• 3.2 焊接工艺分析与改进32-33
• 3.3 临时对策研讨与实施33-35
• 3.4 本章小结35-38
• 第4章 铲斗有限元分析与优化设计38-52
• 4.1 有限元分析的基本理论与应用现状38-42
• 4.1.1 常用建模软件简介40-41
• 4.1.2 常用有限元分析软件简介41-42
• 4.2 有限元软件在挖掘机设计方面的应用现状42-43
• 4.3 铲斗有限元模型建立与分析43-48
• 4.3.1 建立铲斗三维模型45-46
• 4.3.2 铲斗模型导入Pro/Mechanica软件并进行网格划分46-47
• 4.3.3 对铲斗追加约束和载荷47
• 4.3.4 铲斗有限元分析47-48
• 4.4 铲斗模型受力分析与实际工况受力分析48
• 4.5 铲斗设计改进方案48-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 铲斗设计改进方案验证52-58
• 5.1 改进设计后的铲斗有限元分析52-53
• 5.2 改进设计后的铲斗应力试验验证53-54
• 5.3 改进设计后铲斗燃油消耗、作业量验证54-55
• 5.4 改进设计后铲斗实用试验验证55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 总结与展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 学位论文评阅及答辩情况表65

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本文编号：834001