挖掘機(jī)斗桿有限元分析

1、挖掘機(jī)斗桿有限元分析姓名:周鋒學(xué)號：11168451噸大型液壓挖掘機(jī)斗桿有限元分析一. 斗桿外形圖圖 1 斗桿結(jié)構(gòu)簡圖圖2 斗桿三維外形簡圖二. 斗桿計(jì)算工況挖掘機(jī)在工作過程中，作業(yè)對象千變?nèi)f化，土質(zhì)及施工現(xiàn)場也各異，其工作裝置運(yùn)動與受力情況比較復(fù)雜。故選擇了最危險(xiǎn)工況來進(jìn)行強(qiáng)度校核。工況一：一般挖掘1. 1/2鏟斗油缸行程；2. 1/2斗桿油缸行程；3. 斗齒尖V點(diǎn)貼地；4. 挖掘力0.7G，方向與地面成50度夾角，附加偏載。工況二：伸長挖掘1. 斗桿油缸行程縮至最??；2. 鏟斗油缸行程1/2處；3. 斗齒尖V點(diǎn)貼地；4. 挖掘力取0.7G，附加偏載。三邊界條件的確定及約束的施加將斗桿簡化成

2、如圖5所示的模型。對于斗桿，A代表斗桿與動臂連接的鉸點(diǎn)，B代表斗桿與斗桿油缸的鉸點(diǎn)。圖5 工作裝置邊界條件簡化模型1). 鉸點(diǎn)載荷的處理在挖掘機(jī)工作裝置中，鉸點(diǎn)是鏟斗與斗桿、斗桿與動臂、動臂與機(jī)體以及各油缸和連桿機(jī)構(gòu)與工作裝置的連接構(gòu)件。因此，對于鉸點(diǎn)處的載荷施加就顯得尤為關(guān)鍵。以往對于鉸點(diǎn)處的載荷大多簡化為集中力或等值的面載荷，施加集中載荷會產(chǎn)生很大的集中應(yīng)力；施加等值面載荷無法全面考慮鉸孔的應(yīng)力分布情況。本有限元計(jì)算鉸點(diǎn)載荷的施加應(yīng)用彈性力學(xué)的相關(guān)理論對銷孔內(nèi)表面的載荷簡化為余弦分布的面載荷，（如圖6所示）圖6 鉸點(diǎn)處余弦載荷分布- 余弦載荷分布假設(shè)：(1) 載荷在x-y平面內(nèi)在180&#

3、176;范圍內(nèi)按余弦分布；(2) 分布力的方向?yàn)檠劁N孔表面的法向；(3) 載荷在z向均布。四. 斗桿有限元分析1). 有限元模型斗桿實(shí)體模型采用應(yīng)用軟件Pro/Engineer建立，如圖8。有限元模型見圖9。斗桿有限元模型共劃分單元457890個，節(jié)點(diǎn)117226個。圖7斗桿三維實(shí)體模型圖8 斗桿有限元模型2).有限元計(jì)算將各項(xiàng)載荷加入有限元模型各鉸點(diǎn)后，計(jì)算結(jié)果如下:- 工況一圖9 斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖圖10斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖圖11斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖（最大應(yīng)力）圖12斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖（鏟斗油缸處）圖13斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖（斗桿油缸處）圖14 斗桿前鑄件應(yīng)力分布云圖圖15 斗桿位移分布云圖- 工況二：圖16斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖圖17斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖圖18斗桿Von Mises最大應(yīng)力處圖19斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖（鏟斗油缸處）圖20斗桿Von Mises應(yīng)力分布云圖（斗桿油缸處）圖20 斗桿前鑄件應(yīng)力分布云圖圖21 斗桿位移分布云圖五、結(jié)果分析 從以上三種工況計(jì)算結(jié)果來看，最大可能應(yīng)力為240Mpa，滿足強(qiáng)度使用要求，且最大應(yīng)力出現(xiàn)于實(shí)際中焊縫之地。其中，應(yīng)注意焊縫必須圓滑過渡，分布均勻，前支座鑄鋼件及耳座的焊縫