La zapata de orugas de una excavadora minera grande soporta el peso superior y la carga de trabajo. La zapata de oruga es una parte importante del dispositivo de oruga; su vida es el índice central del rendimiento del equipo. En este artículo, la simulación dinámica extrae el espectro de carga de las condiciones de trabajo típicas en el ciclo de trabajo. La distribución de tensiones de la estructura bajo la acción de una fuerza unitaria se determinó mediante análisis de elementos finitos. Con base en el análisis de elementos finitos, el espectro de carga y la curva SN del material, se obtiene la vida a fatiga de la zapata de orugas, lo que proporciona una base teórica para el diseño del producto y su uso en campo.
Fondo
Excavadoras de pala para minería son adecuados para operaciones de extracción y extracción en minas de carbón a cielo abierto a gran escala, minas de mineral de hierro y minas de metales no ferrosos. El dispositivo de orugas es una parte importante de la excavadora minera. La zapata de oruga es la parte central del dispositivo de oruga. La vida útil de la zapata de oruga no solo afecta el rendimiento general del dispositivo de oruga, sino que también es de gran importancia para la gestión de inventario de los clientes mineros. Por lo tanto, Qiming Casting realizó un análisis de la vida a fatiga en las plataformas de orugas de grandes excavadoras mineras.
Descripción general del análisis de vida por fatiga
Este artículo utiliza ADAMS, NXNastran, NCode y otro software para calcular la vida útil de las zapatas de oruga de las excavadoras mineras mecánicas. El proceso de análisis de la vida por fatiga se muestra en la Figura 1.
El proceso de trabajo de la excavadora incluye condiciones de caminata y excavación. Para compilar el espectro de carga estructural se necesitan 3600 s, de los cuales 600 s es el tiempo de caminata y 3000 s es el tiempo de excavación. El tiempo de caminata y excavación se divide en cinco segmentos iguales y sus espectros de carga se extraen de los resultados del análisis dinámico.
Análisis de materiales
Las zapatas de las excavadoras mineras mecánicas están hechas de acero con alto contenido de manganeso y sus propiedades se muestran en la Tabla 1. La curva SN del material se muestra en la Figura 2.
| Tabla 1. Propiedades del material del acero con alto contenido de manganeso. | |||
| Material | Módulo de elasticidad (GPa) | el coeficiente de Poisson | Densidad (kg / m3) |
| Acero al manganeso | 206 | 0.288 | 7829 |
Análisis y cálculo del espectro de carga.
La Figura 3 muestra el modelo de simulación de la condición de marcha de la excavadora. La masa de la excavadora es de 1200 t, la velocidad del eje impulsor es de 17.2245 s y el tiempo de simulación es de 150 s. El espectro de carga se obtiene dividiendo la caminata en 5 secciones, cada una de las cuales dura 120 segundos. Por lo tanto, los pares giratorios entre las 5 zapatas se seleccionan aleatoriamente para la extracción de carga.
Como se muestra en la Figura 4, el modelo de simulación de la condición de trabajo de excavación es similar a la condición de trabajo caminando, en la que la transmisión de la fuerza de excavación se extrae de la fuerza de reacción en la plataforma giratoria durante la simulación de la operación de excavación del dispositivo de trabajo. ; la velocidad del eje impulsor es 0; el tiempo de simulación es de 18s. En la elaboración del espectro de cargas, la excavación se divide en 5 secciones; cada sección dura 600 segundos, por lo que se seleccionan aleatoriamente 40 pares giratorios entre las zapatas para la extracción de carga y se interceptan los resultados de la simulación de 15 segundos para cada sección.
En un par de zapatas, la dirección axial del pasador es el eje B, la dirección de gravedad es el eje Y (la Figura 5 muestra la dirección esquemática de las zapatas en el lado superior; la dirección de gravedad siempre es hacia abajo), y la dirección horizontal es el eje X.
Los valores de las fuerzas y momentos en la dirección Z son muy pequeños en comparación con los de las otras dos direcciones. Por lo tanto, la fuerza en la dirección Z no se considera al compilar el espectro de carga; sólo se consideran las fuerzas en las direcciones X e Y. Además, las zapatas también soportan la fuerza motriz de las ruedas motrices activas y la presión total de la excavadora. El espectro de carga compilado se muestra en las Figuras 6 a 9.
Análisis de elementos finitos
El análisis de elementos finitos se lleva a cabo para determinar la distribución de tensiones en la estructura bajo fuerza unitaria. En este caso, se aplican restricciones simples en el lado binaural y la carga unitaria se aplica en el lado monoaural. La distribución de tensiones en la placa de vía bajo carga unitaria se muestra en las Figs. 10 a 13.
Análisis de vida a fatiga.
La Fig. 14 muestra el proceso de análisis de fatiga. Se introducen los resultados del FEA y del espectro de carga, y se establece la curva SN del material para el análisis de la vida por fatiga. Los resultados del análisis se muestran en la Fig. 15, que muestra que la vida útil de diseño de la placa de vía es de 27240 h.
