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    基于全壽命分析方法的挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

    2018-01-02 10:31:42李強(qiáng)
    科學(xué)與財(cái)富 2018年31期
    關(guān)鍵詞:挖掘機(jī)

    李強(qiáng)

    摘 要:在眾多工程機(jī)械產(chǎn)品中,挖掘機(jī)作為一項(xiàng)重要機(jī)械,被應(yīng)用于多個(gè)行業(yè),尤其是建設(shè)行業(yè),挖掘機(jī)不可或缺,其的存在,推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展。然而,時(shí)代在發(fā)展,挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)也應(yīng)不斷改進(jìn),才能更高效完成挖掘任務(wù),降低挖掘機(jī)的疲勞破損,降低工程建設(shè)成本。文章以全壽命分析方法,改進(jìn)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu),以期提高挖掘機(jī)使用壽命。

    關(guān)鍵詞:全壽命分析法;挖掘機(jī);結(jié)構(gòu)改進(jìn)

    前言:與西方發(fā)達(dá)國家相比,我國在挖掘機(jī)方面的發(fā)展起步較晚,由測繪仿制,到國外挖掘機(jī)占據(jù)我國市場,到我國挖掘機(jī)的發(fā)展,歷經(jīng)六十多年時(shí)間,我國挖掘機(jī)才真正興起。近年來,我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展解讀階段,因國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的需求,制造業(yè)的發(fā)展,對(duì)挖掘機(jī)的需求量逐漸加大,推動(dòng)了挖掘機(jī)的生產(chǎn)發(fā)展。然而,與外資品牌挖掘機(jī)相比,我國挖掘機(jī)在質(zhì)量、性能、壽命等上,都存在一定能不足,對(duì)此,文章探討了挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn),以期推動(dòng)我國挖掘機(jī)更進(jìn)一步,推動(dòng)將我國科技向前發(fā)展[1]。

    1、挖掘機(jī)有限元分析

    挖掘機(jī)受力較為復(fù)雜,極易因某部件的傳遞失誤,增大挖掘機(jī)的疲勞度,降低挖掘機(jī)壽命。對(duì)此,為避免挖掘機(jī)各個(gè)部件之間力的傳遞誤差,采用有限元分析法,對(duì)挖掘機(jī)整機(jī)進(jìn)行分析,有限元的結(jié)構(gòu)文件,可直接作為疲勞分析的輸入數(shù)據(jù),使相關(guān)人員全面了解挖掘機(jī)的疲勞程度與原因,以此提高有限元的壽命。在有限元分析中,分析結(jié)果的正確性,直接關(guān)系著挖掘機(jī)壽命分析的準(zhǔn)確性,對(duì)此,在有限元結(jié)構(gòu)輸入文件前,應(yīng)現(xiàn)場對(duì)挖掘機(jī)的應(yīng)力進(jìn)行測試,以此檢查并修正有限元模型,保障有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

    在全壽命分析法下,挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)想要改進(jìn),建立適當(dāng)?shù)挠邢拊P头浅V匾O嚓P(guān)人員詳細(xì)分析挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以得知,挖掘機(jī)工作裝置多是箱型梁結(jié)構(gòu),挖掘機(jī)部件的位置多是由隔板中性層決定。挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)作為配套件,在采購過程中,應(yīng)保障其剛度與強(qiáng)度滿足挖掘機(jī)的需求,不需要在有限元模型中建立回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu),在ANSYS中,利用耦合方式,將轉(zhuǎn)臺(tái)與底盤連接起來。因?yàn)?,轉(zhuǎn)臺(tái)上的駕駛室、柴油箱、配重等并非結(jié)構(gòu)承載件,因此,在有限元模型建立時(shí),可將其排除。在挖掘機(jī)的履帶部分,相關(guān)人員應(yīng)重點(diǎn)分析履帶架結(jié)構(gòu),因此,在建模中,四輪一帶并未建立有限元模型,挖掘機(jī)的油缸采用link8單元[3]。各部件有限元模型建立完畢,可利用耦合方式,將各個(gè)部件組裝成一個(gè)整體的有限元模型,依照實(shí)際工況,對(duì)挖掘機(jī)整機(jī)的危險(xiǎn)姿態(tài)進(jìn)行分析并約束,提高挖掘機(jī)的壽命。

    2、對(duì)挖掘機(jī)原有結(jié)構(gòu)壽命進(jìn)行的分析

    機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展,人們對(duì)疲勞壽命的研究不斷深入,如何將疲勞分析法與工程實(shí)際問題結(jié)合,成為人們關(guān)心重點(diǎn),也成為我國挖掘機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。諸多疲勞分析軟件因此產(chǎn)生,對(duì)挖掘機(jī)各結(jié)構(gòu)壽命的預(yù)測,提高了人們工作效率。

    2.1導(dǎo)入有限元結(jié)果

    全壽命分析法,繼應(yīng)力-壽命法,該中方法并不嚴(yán)格區(qū)分挖掘機(jī)各部件間的裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)張,而是對(duì)挖掘機(jī)整體結(jié)構(gòu)失效前的全部壽命進(jìn)行估算。采用MSC對(duì)挖掘機(jī)整機(jī)的壽命進(jìn)行分析,使得軟件能夠很好的與有限元軟件展開數(shù)據(jù)接口。采用相應(yīng)軟件對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行有限元分析,并將結(jié)果文件在ANSY9.0中分析、計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果文件導(dǎo)入MSC中。

    2.2獲取實(shí)測載荷譜

    在利用全壽命分析法對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行疲勞分析時(shí),載荷譜作為重要問題,其的獲取尤為重要。實(shí)際上,獲取實(shí)測載荷譜的方式較多,可通過現(xiàn)場試驗(yàn)獲取,也可通過仿真獲取。實(shí)際上,實(shí)測載荷譜作為一個(gè)連續(xù)且隨機(jī)的過程,多被稱為應(yīng)力-時(shí)間歷程曲線,對(duì)曲線進(jìn)行頻譜分析,即為編譜。在編譜前,應(yīng)對(duì)曲線進(jìn)行合理評(píng)價(jià),以此保障實(shí)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。最后,在挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)中,可根據(jù)實(shí)測載荷譜對(duì)挖掘機(jī)內(nèi)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

    3、基于全壽命分析方法的挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

    3.1挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的主要原因

    近幾年,科技的發(fā)展,我國挖掘機(jī)的品質(zhì)得到大幅提升,但是,與外資品牌相比,我國自主研發(fā)生產(chǎn)的挖掘機(jī)仍存在一定缺陷,具體體現(xiàn)在一線幾點(diǎn):其一,我國企業(yè)自主研發(fā)能力不足,在多個(gè)挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)中,挖掘機(jī)的核心技術(shù)與核心配套件仍由國外提供,我國挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)并未掌握,抑制了我國科技的發(fā)展。其二,與外資挖掘機(jī)品牌相比,我國挖掘機(jī)相對(duì)單一,品種較少,多集中在中小型挖掘市場,在大中型挖掘機(jī)市場上,外資品牌占據(jù)較大比例,影響了我國挖掘機(jī)的發(fā)展,甚至抑制了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。基于此,改進(jìn)我國挖掘機(jī)結(jié)構(gòu),使我國挖掘機(jī)能夠真正進(jìn)入大中型市場,提高我國市場競爭力,增強(qiáng)我國國際地位,成為我國發(fā)展關(guān)鍵。全壽命分析法,主要是指由挖掘機(jī)設(shè)計(jì)開始,至最終成品等一系列過程中,對(duì)挖掘機(jī)的壽命進(jìn)行全面控制,應(yīng)用該種方法改進(jìn)挖掘機(jī)結(jié)構(gòu),能夠真正優(yōu)化挖掘機(jī)結(jié)構(gòu),提高其的壽命。

    3.2挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

    依照對(duì)挖掘機(jī)疲勞壽命的分析結(jié)構(gòu),相關(guān)人員可直接對(duì)壽命較低的部件進(jìn)行改進(jìn),以此提高挖掘機(jī)整機(jī)壽命。在結(jié)構(gòu)改進(jìn)時(shí),工作人員應(yīng)保障改進(jìn)之后的結(jié)構(gòu)滿足原有結(jié)構(gòu)對(duì)功能性的需求,在油缸鉸點(diǎn)不變下完成,同時(shí),提高挖掘機(jī)的操作便利性。如:在挖掘機(jī)工作中,動(dòng)臂結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜,在挖掘工作中非常重要,工作時(shí)間較長,壽命較短,對(duì)此,應(yīng)對(duì)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。具體如下:可將動(dòng)臂結(jié)構(gòu)側(cè)板分為三塊,中側(cè)板厚,前后側(cè)板薄,但是厚度差控制在5mm以內(nèi);對(duì)接焊縫坡口優(yōu)化,選擇更容易熔透的坡口角度進(jìn)行焊接,市場表現(xiàn)結(jié)果表明,動(dòng)臂結(jié)構(gòu)的壽命明顯增強(qiáng)。

    4、總結(jié)

    總之,與西方挖掘機(jī)相比,我國挖掘機(jī)的壽命與性能存在不足,挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)成為關(guān)鍵。文章采用全壽命分析法,利用有限元分析挖掘機(jī)整機(jī)壽命,并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行改進(jìn),有效提高了挖掘機(jī)的壽命與性能,推動(dòng)了我國挖掘機(jī)的發(fā)展。

    參考文獻(xiàn):

    [1]張晴晴,史良馬.基于疲勞壽命分析的挖掘機(jī)挖斗結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].巢湖學(xué)院學(xué)報(bào),2015,17(6):76-81.

    [2]賀雨田,呂彭民,牛選平.大型液壓挖掘機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)有限元分析[J]. 筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2016,33(1):102-105.

    [3]李宏男,李超.基于全壽命周期的橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)方法研究進(jìn)展[J].中國公路學(xué)報(bào),2014,27(10):32-45.

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