重型履带行走装置关键部件刚柔耦合动力学仿真与疲劳分析

发布时间：2020-04-02 01:16

【摘要】：工程机械在国民经济的发展中占有重要的地位。由于需要承受较大的冲击和载荷,重型工程机械一般采用履带作为其行走装置。在工程机械工作过程中履带关键零部件的损坏将会导致工作的中止,严重影响经济效益,因此,对重型履带关键零部件的研究就显得特别重要。本文采用了刚柔耦合的方法对某露天煤矿的斗轮挖掘机履带行走装置进行了研究。介绍了履带行走装置的基本结构及其重要组成部件,分析了履带行走装置在工作过程中的受力情况,并且对履带在平路直行、爬坡及原地转向三种工况下的驱动力矩和驱动功率进行了计算,将履带行走装置solidworks模型转换为中性文件,导入到多体动力学软件RecurDyn中,设置相关约束和接触,完成虚拟样机的建模,并完成相关参数的设置,对履带行走装置的直行、爬坡和转向三种典型工况进行仿真,提取每种工况下驱动轮的驱动力矩与理论值进行对比,验证参数设置的合理性。介绍了刚柔耦合理论,将驱动轮轮齿进行柔性化,导入到RecurDyn软件中,结合之前的参数设置,对驱动轮进行刚柔耦合仿真,对三种工况下驱动轮上最大应力点的应力时间历程进行了分析;对履带架进行了刚柔耦合仿真,并将仿真动应力结果与试验结果进行了对比。介绍了疲劳损伤的理论和机械零部件的疲劳寿命的计算方法,利用刚柔耦合模型的仿真计算结果,在RecurDyn软件中的Durability模块中对三种工况下重型履带驱动轮轮齿的疲劳寿命进行了计算,得到了轮齿的寿命云图并进行了分析。本文分析结果可由于履带驱动轮及履带架的进一步优化,所采用的刚柔耦合方法及疲劳分析方法为以后研究类似问题提供了参考。
【图文】：

通过调整履带板的宽度和履带的接地长度来调节，从而适应各种地面情况，承受较大载荷。通过设计履带板的形状可以增加履带与地面之间的摩擦力，因此履带行走装置广泛应用于各种重型工程机械之中，常见的重型履带设备如图2.1所示。（a）移动式破碎站 （b）机械式挖掘机（c）重型履带式运输车 （d）重型起重机图 2.1 常见重型履带设备履带行走装置的作用首先是支撑整机的重量，其次是将马达输出的扭矩转化为整机行走时所需的牵引力，满足整机在各种工况环境下的行走，传递和承受工作装置工作过程中产生的冲击力。大型履带履带架的结构按照驱动轮、托链轮和导向轮的安装位置不同，可以分为整体式履带架和分体式履带架。整体式履带架的导向轮、托链轮和驱动轮均直接安装在履带架上，履带架通过平衡梁与支重轮相连或者直接与支重轮相连，而分体式履带架的驱动轮和导向轮分别安装在前一级平衡梁和后一级平衡梁上。在设计过程中要保持整机的载荷垂直分布在支重轮的中心。当整机重量增加的时候，支重轮的个数和平衡梁的级数也可以相应增加。重型履带的平衡轮的个数一般有 8 轮、10 轮、12 轮和 16 轮；考虑到整体结构的稳定性，平衡梁的级数一般不超过三级，设计时仍是要保证整机载荷最终通过平

验证了履带行走装置真分析以及疲劳分析做好了准备。置虚拟样机模型建立置进行分析，需要首先建立其刚性Works 和多体动力学软件 RecurDyn力，可以按照实际工程尺寸建立完三维模型，，设置好相关参数，即可置三维模型的建立重型履带行走装置，参考某矿山上 SolidWorks 软件建立了双履带行走
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD422.24

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本文编号：2611233