加装倾斜旋转器挖掘机工作装置的静力学分析

发布时间：2018-06-10 12:29

  本文选题：挖掘机 + 倾斜旋转器　； 参考：《太原科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：针对普通挖掘机加装倾斜旋转器后,铲斗等属具不仅具有工作装置平面内的运动,而且还有偏离平面内的运动,从而对工作装置产生附加弯矩和扭矩以及基于工作装置平面内运动的传统设计方法不再适用的问题,本文从挖掘机工作装置数学建模,工作装置的空间力学分析,整机理论挖掘力的计算到工作装置有限元分析,进行了系统而严谨的计算和分析,以获得一套兼容加装倾斜旋转器和未加装倾斜旋转器挖掘机工作装置的设计分析方法。(1)挖掘机工作装置数学建模部分,对原有的连杆坐标法进行了优化,提出了连杆的齐次坐标变换法,用此方法对加装倾斜旋转器挖掘机工作装置建模,并用所建立的数学模型绘制了挖掘包络图。(2)工作装置的空间力学分析部分,根据理论力学空间力系平衡和矩阵理论的运算法则,采用划分杆组法,建立安装倾斜旋转器后的挖掘机工作装置力学模型,通过理论推导,得到一种能适用于空间受力分析的计算方法和计算流程,以解决加装倾斜旋转器挖掘机工作装置中不同部件受力分析问题。(3)挖掘力的计算部分,考虑了加装倾斜旋转器后整机挖掘力的限制条件的变化,对整机理论挖掘力的计算加入了倾斜和旋转闭锁压力的限制条件。(4)工作装置有限元分析部分,通过前三部分的准备,建立起了求出任意工况下的工作装置边界载荷的程序,然后考虑了横向载荷和偏载不同方向的载荷组合对挖掘机工作装置应力的影响,对三种工作模式下的挖掘机工作装置进行了三个典型危险工况下的有限元分析。通过对比未加装倾斜旋转器的挖掘机工作装置,加装倾斜旋转器的挖掘机工作装置但是不考虑倾斜旋转器的摆动和旋转,加装倾斜旋转器的挖掘机工作装置考虑倾斜旋转器的摆动和旋转这三种作业模式下危险工况的应力分析结果,得出第三种作业模式下的应力最大的结论。本文的研究成果可以为加装倾斜旋转器的挖掘机工作装置的设计提供理论指导,还可以对已经设计好的挖掘机在加装倾斜旋转器后对其的挖掘性能进行评估,根据应力分析结果可以给用户提供加装倾斜旋转器后挖掘力的合理范围,以防结构应力过大而使结构提前破坏。
[Abstract]:In view of the general excavator equipped with tilting rotator, the bucket has not only the movement in the plane of the working device, but also the movement of the deviation from the plane. Therefore, it is no longer suitable for the traditional design methods based on the in-plane motion of the working device to produce additional bending moment and torque of the working device. This paper analyzes the spatial mechanics of the working device from the mathematical modeling of the working device of the excavator, and the analysis of the spatial mechanics of the working device. The calculation of the excavating force of the whole machine theory to the finite element analysis of the working device has carried out systematic and rigorous calculation and analysis. In order to obtain a set of design and analysis method for the working device of the excavator compatible with and without the tilting rotator, the mathematical modeling part of the working device of the excavator is obtained, and the original coordinate method of the connecting rod is optimized. This paper presents a homogeneous coordinate transformation method for connecting rod, which is used to model the working device of excavator equipped with tilting rotator, and draws the space mechanics analysis part of the excavating envelop map by using the established mathematical model. According to the balance of spatial force system of theoretical mechanics and the arithmetic of matrix theory, the mechanical model of excavator working device after installation of tilting rotator is established by using the method of dividing rod group. A calculation method and flow chart suitable for spatial force analysis are obtained to solve the problem of force analysis of different parts in the working device of tilting rotary excavator. Considering the change of the limit condition of the excavating force of the whole machine after the installation of the tilting rotator, the finite element analysis part of the tilting and rotating locking pressure is added to the calculation of the theoretical excavating force of the whole machine, and through the preparation of the first three parts, The program of calculating the boundary load of the working device under any working condition is established, and then the influence of the combination of transverse load and eccentric load on the stress of the working device of the excavator is considered. The finite element analysis of excavator working device under three kinds of working modes is carried out under three typical dangerous working conditions. By comparing the working devices of excavators without tilting rotators, the working devices of excavators with tilting rotators are added, but the swing and rotation of tilting rotators are not considered. The working device of excavator equipped with tilting rotator considers the stress analysis results of dangerous working conditions in the three operation modes of tilting rotator and rotating, and draws the conclusion that the maximum stress is under the third operation mode. The research results in this paper can provide theoretical guidance for the design of the working device of excavator with tilting rotator, and can also evaluate the excavation performance of the excavator that has been designed after the installation of tilting rotator. According to the results of stress analysis, the reasonable range of excavation force after the installation of tilting rotator can be provided to the user, in case the structure stress is too large and the structure is destroyed in advance.
【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

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本文编号：2003227