Suuren kaivinkoneen tela-kenkä kestää ylemmän painon ja työkuorman. Telaketjukenkä on tärkeä osa telaketjulaitetta; sen käyttöikä on laitteen suorituskyvyn ydinindeksi. Tässä artikkelissa dynamiikkasimulaatio poimii työsyklin tyypillisten työolosuhteiden kuormitusspektrin. Rakenteen jännitysjakauma yksikkövoiman vaikutuksesta määritettiin elementtianalyysillä. Materiaalin elementtianalyysin, kuormitusspektrin ja SN-käyrän perusteella saadaan telakkakengän väsymisikä, joka antaa teoreettisen pohjan tuotesuunnittelulle ja kenttäkäytölle.
Tausta
Kaivoslapio kaivinkoneet soveltuvat kuorimiseen ja kaivostöihin suurissa avolouhoksisissa hiilikaivoksissa, rautamalmissa ja ei-rautametallikaivoksissa. Telakone on tärkeä osa kaivinkonetta. Indeksointikenkä on ryömintälaitteen ydinosa. Telaketjukengän käyttöikä ei vaikuta pelkästään telakoneen yleiseen suorituskykyyn, vaan sillä on myös suuri merkitys kaivosasiakkaiden varastonhallinnassa. Siksi Qiming Casting suoritti väsymisikäanalyysin suurten kaivoskoneiden telatyynyille.
Väsymyselämän analyysin yleiskatsaus
Tässä artikkelissa käytetään ADAMS-, NXNastran-, NCode- ja muita ohjelmistoja mekaanisten kaivinkoneiden telakenkien väsymisiän laskemiseen. Väsymisajan analysointiprosessi on esitetty kuvassa 1.
Kaivinkoneen työprosessi sisältää kävely- ja kaivuolosuhteet. Rakenteellisen kuormitusspektrin laatiminen kestää 3600s, josta 600s on kävelyaikaa ja 3000s louhintaaikaa. Kävely- ja kaivuaika jaetaan kumpikin viiteen yhtä suureen segmenttiin ja niiden kuormitusspektrit poimitaan dynaamisen analyysin tuloksista.
Materiaalianalyysi
Mekaanisten kaivinkoneiden telakengät on valmistettu korkeamangaaniteräksestä ja niiden ominaisuudet on esitetty taulukossa 1. Materiaalin SN-käyrä on esitetty kuvassa 2.
| Taulukko 1. Runsaasti mangaanipitoisen teräksen materiaaliominaisuudet | |||
| Materiaali | Joustavuusmoduuli (GPa) | poissonin luku | Tiheys (kg/m3) |
| Mangaaniteräs | 206 | 0.288 | 7829 |
Kuormaspektrianalyysi ja laskenta
Kuvassa 3 on simulaatiomalli kaivinkoneen kävelytilanteesta. Kaivinkoneen massa on 1200t, vetoakselin nopeus 17.2245s ja simulointiaika 150s. Kuormitusspektri kootaan jakamalla kävely viiteen osaan, joista jokainen kestää 5 sekuntia. Siten pyörivät parit 120 telakengän välillä valitaan satunnaisesti kuorman poistoa varten.
Kuten kuvassa 4 on esitetty, kaivutyötilan simulaatiomalli on samanlainen kuin kävely-työolotila, jossa kaivuvoiman välitys erotetaan reaktiovoimasta pyörivällä alustalla työlaitteen louhintatoimintasimuloinnin aikana. ; käyttöakselin nopeus on 0; simulointiaika on 18s. Kuormitusspektrin valmistelussa kaivaus on jaettu 5 osaan; kukin osio kestää 600 sekuntia, joten 40 pyörivää paria telakenkien väliin valitaan satunnaisesti kuormanpoistoon, ja 15 sekunnin simulaatiotulokset siepataan jokaisesta osuudesta.
Telakenkäparissa tapin aksiaalinen suunta on B-akseli, painovoiman suunta on Y-akseli (kuvassa 5 on kaavamainen suunta telaketjukenkien yläpuolella; painovoiman suunta on aina alaspäin) ja vaakasuunta on X-akseli.
Voimien ja momenttien arvot Z-suunnassa ovat hyvin pieniä verrattuna kahteen muuhun suuntaan. Siksi Z-suunnassa olevaa voimaa ei oteta huomioon kuormitusspektriä laadittaessa; vain X- ja Y-suunnassa olevat voimat otetaan huomioon. Lisäksi telakengät kantavat myös aktiivisten vetopyörien käyttövoiman ja kaivinkoneen kokonaispaineen. Käytetty kuormitusspektri on esitetty kuvissa 6-9.
Äärellinen elementtianalyysi
Elementtianalyysillä määritetään jännitysjakauma rakenteessa yksikkövoiman alaisena. Tässä tapauksessa yksinkertaisia rajoituksia sovelletaan binauraaliselle puolelle ja yksikkökuormitusta sovelletaan monopuoliselle puolelle. Jännitysjakauma telalevyssä yksikkökuorman alaisena on esitetty kuvissa. 10-13.
Väsymyselämän analyysi
Kuvio 14 esittää väsymisanalyysiprosessia. FEA- ja kuormitusspektritulokset esitellään ja materiaalin SN-käyrä asetetaan väsymisikäanalyysiä varten. Analyysitulokset on esitetty kuvassa 15, josta näkyy, että telalevyn mitoitusikä on 27240h.
