基于Pro/E和ANSYS的液压挖掘机结构优化
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2020-04-30
18:38:03
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引言
液压挖掘机通过高速回转驱动装置驱动挖斗旋
转运动来实现采挖和卸料
，
高速回转驱动装置通过
立式电机带动齿轮进行运动传递
，
在其工作过程中
，
由于要受到齿轮啮合产生的冲击力以及齿轮的激振
力
作用
，
会对支撑齿轮运转的回转立轴的动态特性
产生不利影响
，
容易引起回转立轴与回转系统的共
振
，
产生大的振动会破坏回转齿轮的啮合平稳性
，
引
起回转系统的失效
，
而为了增加立轴的强度和刚度
，
在立轴设计过程中立轴通常具有较大的尺寸和质
量
，
这会导致材料的浪费
，
为了应对上述问题
，
需要
对液压挖掘机高速回转驱动装置的立轴结构进行优
化设计
，
本文采用有限元的方法来获得立轴的最优
结构
。
1
高速
回转驱动结构
高速回转装置主要由支承平台和回转平台组成
，
如图
!
所示
。
支承平台通过回转底架对回转平台起
支
承作用
，
回转平台在高速回转驱动机构的驱动下
带动挖斗实现挖掘和卸料动作
，
而从挖掘机的整个
工作周期来看
，
高速回转驱动机构的驱动周期占整
个挖掘机工作周期的
!"#
以上
，
高
达
$%&
左右
，
可
见
高速回转驱动机构作为液压挖掘机最重要的动力部
件
，
其重要性不言而喻
，
其具体结构布置如图
#
所示
。
一
般情况下
，
高速回转驱动机构采取前侧布局
的方式布置
，
通过在同一侧设置的
#
个立
式主轴上
的小齿轮分别带动底部的大齿圈驱动挖掘机转台的
回转运动
。
图
1
回转装置的结构示意图
!’
支承
平台
#(
回转
底架
)(
回转
机构
*(
回转
平台
图
2
高速回转驱动机构的布局示意图
2
立式
主轴的结构分析
本文采用有限元软件
+,-.-
建立
立式主轴的
有限元模型
。
对于材料单元的选择
，
考虑到立式主轴
所受到的交变载荷的特性
，
选用结构为三维四面体
，
节 点 数 为
!%
的 实
体 单 元
-/012!34
来 模
拟 主 轴
，
-/012!34
是三维结构单元
，
有
3
个节
点
，
每个节点有
X
、
Y
、
Z )
个自
由度
，
并且具有塑性
、
超弹性
、
压力硬
化
、
大变形和大应变等特点
，
此单元能很好地适应不
规则网格
，
且位移具有二次方特性
。
基于
56/"7
和
+,-.-
的液压挖掘机结构优化
8
刘志
军
!
，
王晓
霞
#
（
!(
内蒙古呼伦贝尔职业技术学院
，
内蒙
古 呼伦贝尔
%#!%%%
；
#(
内蒙古呼伦贝尔学院
矿业学院
，
内蒙古 呼伦贝尔
%#!%%%
）
摘 要
：
基
于
56/"7
三维建模软件的建模功能和
+,-.-
有限元软件的目标
优化模块
，
对回转
立轴进行有限元模态分析
，
发现回转立轴的小齿轮部分振幅较大
，
需要对小齿轮处的结构强度进行
增加
。
关键词
：
挖掘机
；
回转立轴
；
56/"7
；
+,-.-
；
模态
中
图分类号
：
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文献
标志码
：
A
文章
编号
：
1003 － 37#4
（
201$
）
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