大型鉱山掘削機のクローラシューは、上部の重量と作業荷重を支えます。クローラー シューはクローラー デバイスの重要な部分です。その寿命は機器の性能の中核となる指標です。この論文では、ダイナミクス シミュレーションにより、作業サイクルにおける典型的な作業条件の負荷スペクトルを抽出します。単位力の作用下での構造の応力分布は、有限要素解析によって決定されました。有限要素解析、荷重スペクトル、材料のSN曲線に基づいて、クローラシューの疲労寿命が得られ、製品設計や現場での使用に理論的基礎を提供します。
経歴
マイニングショベル掘削機 大規模な露天掘り炭鉱、鉄鉱石、非鉄金属鉱山での剥離および採掘作業に適しています。クローラー装置は採掘掘削機の重要な部分です。クローラーシューは、クローラー装置の核となる部分です。クローラー シューの寿命は、クローラー デバイスの全体的なパフォーマンスに影響を与えるだけでなく、鉱山顧客の在庫管理にとっても非常に重要です。そこで、Qiming Casting は大型鉱山掘削機のトラックパッドの疲労寿命解析を実施しました。
疲労寿命解析の概要
この記事では、ADAMS、NXNastran、NCode、およびその他のソフトウェアを使用して、機械式鉱山掘削機のトラック シューの疲労寿命を計算します。疲労寿命解析プロセスを図 1 に示します。
掘削機の作業プロセスには、歩行と掘削条件が含まれます。構造荷重スペクトルのコンパイルには 3600 秒かかり、そのうち 600 秒は歩行時間、3000 秒は掘削時間です。歩行時間と掘削時間をそれぞれXNUMX等分し、動的解析結果から荷重スペクトルを抽出します。
材料分析
機械式鉱山掘削機のトラックシューは高マンガン鋼で作られており、その特性を表 1 に示します。材料の SN 曲線を図 2 に示します。
表1 高マンガン鋼の材料特性 | |||
材料 | 弾性係数(GPa) | ポアソン比 | 密度(kg / m3) |
マンガンスチール | 206 | 0.288 | 7829 |
負荷スペクトルの解析と計算
図3にショベルの歩行状態のシミュレーションモデルを示す。掘削機の質量は 3 トン、駆動軸速度は 1200 秒、シミュレーション時間は 17.2245 秒です。負荷スペクトルは、ウォーキングを 150 秒間続く 5 つのセクションに分割することによって編集されます。したがって、120 つのトラック シュー間の回転ペアが負荷抽出のためにランダムに選択されます。
図 4 に示すように、掘削作業条件のシミュレーション モデルは歩行作業条件と同様であり、作業装置の掘削動作シミュレーション中に回転プラットフォームの反力から掘削力の伝達を抽出します。 ;駆動軸速度は 0 です。シミュレーション時間は 18 秒です。荷重スペクトルの作成では、掘削は 5 つのセクションに分割されます。各セクションは 600 秒続くため、負荷抽出のためにトラック シュー間の 40 個の回転ペアがランダムに選択され、セクションごとに 15 秒のシミュレーション結果が傍受されます。
一対の履帯では、ピンの軸方向が B 軸、重力方向が Y 軸になります(図 5 では、履帯の概略的な方向を上側に示しています。重力方向は常に下向きです)。水平方向が X 軸です。
Z 方向の力とモーメントの値は、他の 6 方向の力とモーメントに比べて非常に小さくなります。したがって、荷重スペクトルをコンパイルするときに Z 方向の力は考慮されません。 X 方向と Y 方向の力のみが考慮されます。さらに、履帯はアクティブな駆動輪の駆動力と掘削機の全体的な圧力にも耐えます。コンパイルされた負荷スペクトルを図 9 ~ XNUMX に示します。
有限要素解析
有限要素解析は、単位力の下での構造内の応力分布を決定するために実行されます。この場合、バイノーラル側には単純な制約が適用され、モノラル側には単位負荷が適用されます。単位荷重下でのトラックプレートの応力分布を図10と図13に示します。 XNUMXからXNUMXまで。
疲労寿命解析
図14に疲労解析プロセスを示します。 FEA と荷重スペクトルの結果が導入され、材料の SN 曲線が疲労寿命解析用に設定されます。解析結果を図15に示します。軌道板の設計寿命は27240hであることがわかります。