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单斗液压挖掘机工作装置疲劳寿命分析研究

发布时间:2018-03-16 07:23

  本文选题:液压挖掘机 切入点:工作装置 出处:《太原科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:单斗液压挖掘机是工程机械行业使用最为普遍的一种设备,其作业环境多为矿山、河渠、基坑,对工作装置使用安全性、可靠性要求高。由于挖掘机工作时间长、强度大、经常承受冲击载荷,工作装置经常发生疲劳断裂,导致作业中断,造成工程停滞,延误工期,使挖掘机工作效率下降。因此,对挖掘机工作装置进行强度分析、疲劳寿命预测从而在设计阶段做出预估,对于优化挖掘机性能、提高生产效率有十分重要的意义。本文以ZE360型液压挖掘机工作装置为例进行运动学分析、动力学分析、静强度分析和疲劳寿命分析。首先运用机器人学原理中的D-H齐次坐标法,将挖掘机工作装置动臂、斗杆、铲斗视为机械手臂建立工作装置数学模型,并运用MATLAB中Simulink模块建立仿真模型,进行运动学分析,将工作装置参数输入,绘制挖掘机作业包络图。然后对挖掘机进行动力学分析和各工况下受力分析,将挖掘机六种典型工况下的受力结果算出,作为静强度计算的原始数据。其次,对挖掘机各工作装置分别导入ANSYS进行静强度分析,得出工作装置应力云图和位移云图,为下一步疲劳分析做出铺垫。最后,将应力分析结果文件导入MSC.Fatigue疲劳分析软件进行寿命分析,输出疲劳寿命云图和疲劳寿命列表,得出工作装置寿命最小位置和疲劳寿命最小值,为挖掘机工作装置的设计提供技术参考,指导挖掘机前期设计。
[Abstract]:Single bucket hydraulic excavator is the most widely used equipment in the construction machinery industry. Its working environment is mostly mine, channel and foundation pit. The safety and reliability of the working device are high. Because of the long working time and high strength of the excavator, Often bear the impact load, the working device often occurs fatigue fracture, cause the work to interrupt, cause the project to stagnate, delay the time limit, make the excavator work efficiency to drop, therefore, carry on the strength analysis to the excavator working device, The prediction of fatigue life in the design stage is of great significance for optimizing the performance of excavators and improving production efficiency. This paper takes the working device of ZE360 hydraulic excavator as an example for kinematics analysis and dynamic analysis. Static strength analysis and fatigue life analysis. First, using D-H homogeneous coordinate method of robotics principle, working arm, bucket rod and bucket of excavator are regarded as mechanical arm to establish mathematical model of working device. The simulation model is built by using Simulink module in MATLAB, the kinematics analysis is carried out, the parameters of the working device are input, and the envelope diagram of the excavator is drawn. Then, the dynamic analysis of the excavator and the analysis of the force under each working condition are carried out. The stress results of the excavator under six typical working conditions are calculated as the original data for the static strength calculation. Secondly, the static strength analysis of the excavator working devices is carried out by introducing the ANSYS into the working devices, and the stress cloud diagram and the displacement cloud diagram of the working device are obtained. Finally, the stress analysis result file is imported into the MSC.Fatigue fatigue analysis software for life analysis, and the fatigue life cloud diagram and fatigue life list are output. The minimum position and fatigue life of the working device are obtained, which provides a technical reference for the design of the working device of the excavator and guides the early design of the excavator.
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU621

【参考文献】

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本文编号:1618902

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