挖掘机斗杆有限元分析
本文档介绍了挖掘机斗杆的有限元分析,旨在对挖掘机斗杆进行强度校核和优化设计。文档中首先对挖掘机斗杆的外形和构造进行了简介,然后对挖掘机在工作过程中的工况进行了分析,并选择了最危险的工况进行强度校核。
1. 斗杆外形和构造
挖掘机斗杆是一种复杂的机械结构,包括斗杆、油缸、铲斗等零件。斗杆的外形图如图 1 所示,斗杆构造简图如图 2 所示。
2. 工况分析
挖掘机在工作过程中,作业对象千变万化,土质及施工现场也各异,其工作装置运动与受力情况较复杂。因此,选择了最危险的工况进行强度校核。工况一:一般挖掘,工况二:伸长挖掘。每种工况下,斗杆的受力情况不同,对于斗杆的强度校核非常重要。
3. 边界条件和约束
在有限元分析中,对于斗杆的边界条件和约束的施加非常重要。斗杆简化模型如图 5 所示,A 代表斗杆与动臂连接的铰点,B 代表斗杆与斗杆油缸的铰点。
4. 铰点载荷的处理
铰点载荷的处理在挖掘机工作装置中非常关键,铰点处的载荷施加对斗杆的强度影响很大。传统上,对于铰点处的载荷大多简化为集中力或等值的面载荷,然而,这种方法无法全面考虑铰孔的应力分布情况。本文档采用弹性力学的相关理论对销孔外表的载荷简化为余弦分布的面载荷,如图 6 所示。
5. 斗杆有限元分析
斗杆有限元模型采用应用软件 Pro/Engineer 建立,如图 8 所示。有限元模型见图 9,斗杆有限元模型共划分单元 457890 个,节点 117226 个。有限元分析结果可以用来对斗杆的强度进行校核和优化设计。
本文档对挖掘机斗杆的有限元分析进行了详细的介绍,包括斗杆的外形和构造、工况分析、边界条件和约束、铰点载荷的处理、斗杆有限元分析等方面的内容。这将有助于挖掘机斗杆的设计和优化。