Le patin sur chenilles d'une grande pelle minière supporte le poids supérieur et la charge de travail. Le patin à chenilles est une partie importante du dispositif à chenilles ; sa durée de vie est l'indice principal de la performance de l'équipement. Dans cet article, la simulation dynamique extrait le spectre de charge des conditions de travail typiques du cycle de travail. La répartition des contraintes de la structure sous l'action d'une force unitaire a été déterminée par analyse par éléments finis. Sur la base de l'analyse par éléments finis, du spectre de charge et de la courbe SN du matériau, la durée de vie en fatigue du patin de chenille est obtenue, ce qui fournit une base théorique pour la conception du produit et son utilisation sur le terrain.
Contexte
Pelles minières conviennent aux opérations de décapage et d'exploitation minière dans les mines de charbon à ciel ouvert à grande échelle, de minerai de fer et de métaux non ferreux. Le dispositif à chenilles est un élément important de la pelle minière. Le patin à chenilles est la partie centrale du dispositif à chenilles. La durée de vie du patin à chenilles affecte non seulement les performances globales du dispositif à chenilles, mais revêt également une grande importance pour la gestion des stocks des clients miniers. Par conséquent, Qiming Casting a effectué une analyse de la durée de vie en fatigue des chenilles des grandes excavatrices minières.
Présentation de l'analyse de durée de vie en fatigue
Cet article utilise ADAMS, NXNastran, NCode et d'autres logiciels pour calculer la durée de vie en fatigue des patins de chenille des excavatrices minières mécaniques. Le processus d'analyse de la durée de vie en fatigue est illustré à la figure 1.
Le processus de travail de la pelle comprend les conditions de marche et d'excavation. La compilation du spectre de charges structurelles prend 3600 600 secondes, dont 3000 secondes pour le temps de marche et XNUMX XNUMX secondes pour le temps d'excavation. Les temps de marche et de creusement sont chacun divisés en cinq segments égaux, et leurs spectres de charge sont extraits des résultats de l'analyse dynamique.
Analyse des matériaux
Les patins de chenille des excavatrices minières mécaniques sont fabriqués en acier à haute teneur en manganèse et leurs propriétés sont présentées dans le tableau 1. La courbe SN du matériau est présentée dans la figure 2.
Tableau 1. Propriétés matérielles de l'acier à haute teneur en manganèse | |||
Matières | Module d'élasticité (GPa) | Coefficient de Poisson | Densité (kg / m3) |
Acier au manganèse | 206 | 0.288 | 7829 |
Analyse et calcul du spectre de charge
La figure 3 montre le modèle de simulation de la condition de marche de la pelle. La masse de la pelle est de 1200 17.2245 t, la vitesse de l'arbre d'entraînement est de 150 s et le temps de simulation est de 5 s. Le spectre de charge est compilé en divisant la marche en 120 sections d'une durée chacune de 5 secondes. Ainsi, les paires rotatives entre les XNUMX patins de chenille sont sélectionnées au hasard pour l'extraction de charge.
Comme le montre la figure 4, le modèle de simulation des conditions de travail d'excavation est similaire aux conditions de travail en marche, dans lesquelles la transmission de la force d'excavation est extraite de la force de réaction au niveau de la plate-forme rotative lors de la simulation de l'opération d'excavation du dispositif de travail. ; la vitesse de l'arbre moteur est de 0 ; le temps de simulation est de 18s. Lors de la préparation du spectre de charges, l'excavation est divisée en 5 sections ; chaque section dure 600 secondes, donc 40 paires tournantes entre les patins de chenille sont sélectionnées au hasard pour l'extraction de charge, et les résultats de simulation de 15 secondes sont interceptés pour chaque section.
Dans une paire de patins de chenille, la direction axiale de la goupille est l'axe B, la direction de la gravité est l'axe Y (la figure 5 montre la direction schématique des patins de chenille sur le côté supérieur ; la direction de la gravité est toujours vers le bas), et la direction horizontale est l'axe X.
Les valeurs des forces et des moments dans la direction Z sont très faibles par rapport à celles dans les deux autres directions. Par conséquent, la force dans la direction Z n’est pas prise en compte lors de l’élaboration du spectre de charge ; seules les forces dans les directions X et Y sont prises en compte. De plus, les patins de chenille supportent également la force motrice des roues motrices actives et la pression globale de la pelle. Le spectre de charge compilé est présenté dans les figures 6 à 9.
Analyse des éléments finis
Une analyse par éléments finis est effectuée pour déterminer la répartition des contraintes dans la structure sous force unitaire. Dans ce cas, des contraintes simples sont appliquées du côté binaural et une charge unitaire est appliquée du côté monaural. La répartition des contraintes dans la plaque de roulement sous charge unitaire est représentée sur les Fig. 10 à 13.
Analyse de durée de vie en fatigue
La figure 14 montre le processus d'analyse de fatigue. Les résultats FEA et spectre de charge sont introduits et la courbe SN du matériau est définie pour l'analyse de la durée de vie en fatigue. Les résultats de l'analyse sont présentés sur la figure 15, qui montre que la durée de vie nominale de la plaque de guidage est de 27240 XNUMX heures.