Bælteskoen til en stor minegravemaskine bærer den øvre vægt og arbejdsbelastning. Crawler-skoen er en vigtig del af crawler-enheden; dets levetid er kerneindekset for udstyrets ydeevne. I dette papir udtrækker dynamiksimuleringen belastningsspektret af typiske arbejdsforhold i arbejdscyklussen. Spændingsfordelingen af strukturen under påvirkning af enhedskraft blev bestemt ved finite element-analyse. Baseret på finite element-analyse, belastningsspektrum og SN-kurve for materialet opnås larveskoens træthedslevetid, hvilket giver et teoretisk grundlag for produktdesign og feltanvendelse.
Baggrund
Mine skovl gravemaskiner er velegnede til stripning og minedrift i store åbne kulminer, jernmalm og ikke-jernholdige metalminer. Crawler-enheden er en vigtig del af minegravemaskinen. Crawler-skoen er kernedelen af crawler-enheden. Levetiden for crawler-skoen påvirker ikke kun crawler-enhedens overordnede ydeevne, men er også af stor betydning for lagerstyringen af minedriftskunder. Derfor foretog Qiming Casting en træthedslevetidsanalyse på sporskiverne på store minegravemaskiner.
Oversigt over træthedslivsanalyse
Denne artikel bruger ADAMS, NXNastran, NCode og anden software til at beregne træthedslevetiden for mekaniske gravemaskiners bæltesko. Processen for analyse af træthedslevetid er vist i figur 1.
Gravemaskinens arbejdsproces omfatter gang- og graveforhold. Sammenstilling af det strukturelle belastningsspektrum tager 3600s, hvoraf 600s er gangtiden og 3000s er udgravningstiden. Gang- og gravetiden er hver opdelt i fem lige store segmenter, og deres belastningsspektre uddrages fra de dynamiske analyseresultater.
Materialeanalyse
Bælteskoene i mekaniske gravemaskiner til minedrift er lavet af højmanganstål, og deres egenskaber er vist i tabel 1. Materialets SN-kurve er vist i figur 2.
| Tabel 1. Materialeegenskaber af stål med højt manganindhold | |||
| Materiale | Elasticitetsmodul (GPa) | Poissons forhold | Massefylde (kg/m3) |
| Manganstål | 206 | 0.288 | 7829 |
Belastningsspektrumanalyse og beregning
Figur 3 viser simuleringsmodellen af gravemaskinens gangtilstand. Gravemaskinens masse er 1200t, drivakselhastigheden er 17.2245s, og simuleringstiden er 150s. Belastningsspektret er kompileret ved at opdele gang i 5 sektioner, der hver varer 120 sekunder. Således er de roterende par mellem de 5 banesko tilfældigt udvalgt til lastudtræk.
Som vist i figur 4 ligner simuleringsmodellen for udgravningsarbejdstilstanden gang-arbejdstilstanden, hvor transmissionen af udgravningskraften udvindes fra reaktionskraften ved den roterende platform under udgravningsoperationssimuleringen af arbejdsanordningen ; drivakslens hastighed er 0; simuleringstiden er 18 sek. Ved udarbejdelsen af belastningsspektret er udgravningen opdelt i 5 sektioner; hver sektion varer 600 sekunder, så 40 roterende par mellem baneskoene er tilfældigt udvalgt til lastudtrækning, og simuleringsresultaterne på 15 sekunder opsnappes for hver sektion.
I et par beltesko er tappens aksiale retning B-aksen, tyngdekraftsretningen er Y-aksen (Figur 5 viser den skematiske retning af sporskoene på oversiden; tyngdekraftsretningen er altid nedad), og den vandrette retning er X-aksen.
Værdierne af kræfterne og momenterne i Z-retningen er meget små sammenlignet med værdierne i de to andre retninger. Derfor tages der ikke hensyn til kraften i Z-retningen ved kompilering af belastningsspektret; kun kræfterne i X- og Y-retningerne tages i betragtning. Derudover bærer bælteskoene også drivkraften fra de aktive drivhjul og gravemaskinens samlede tryk. Det kompilerede belastningsspektrum er vist i figur 6 til 9.
Endelig elementanalyse
Finite element analyse udføres for at bestemme spændingsfordelingen i strukturen under enhedskraft. I dette tilfælde påføres simple begrænsninger på den binaurale side, og enhedsbelastningen påføres på monosiden. Spændingsfordelingen i sporpladen under enhedsbelastning er vist i fig. 10 til 13.
Analyse af træthedsliv
Fig. 14 viser træthedsanalyseprocessen. FEA- og belastningsspektrumresultaterne introduceres, og materialets SN-kurve indstilles til analyse af udmattelseslevetid. Analyseresultaterne er vist i fig. 15, som viser, at sporpladens designlevetid er 27240h.
