Гусеничный башмак большого карьерного экскаватора выдерживает верхний вес и рабочую нагрузку. Башмак гусеничного хода является важной частью гусеничного устройства; его срок службы является основным показателем производительности оборудования. В этой статье моделирование динамики извлекает спектр нагрузки типичных условий работы в рабочем цикле. Распределение напряжений конструкции под действием единичной силы определялось методом конечных элементов. На основе анализа методом конечных элементов, спектра нагрузок и кривой SN материала определяется усталостная долговечность башмака гусеницы, что обеспечивает теоретическую основу для проектирования продукта и его использования в полевых условиях.
Предыстория
Карьерные экскаваторы подходят для вскрышных и горных работ на крупных угольных шахтах, рудниках по добыче железной руды и цветных металлов. Гусеничное устройство является важной частью карьерного экскаватора. Гусеничный башмак является основной частью гусеничного устройства. Срок службы гусеничного башмака не только влияет на общую производительность гусеничного устройства, но также имеет большое значение для управления запасами горнодобывающих компаний. Поэтому компания Qiming Casting провела анализ усталостной долговечности гусениц больших карьерных экскаваторов.
Обзор анализа усталостного ресурса
В этой статье используются ADAMS, NXNastran, NCode и другое программное обеспечение для расчета усталостной долговечности башмаков гусениц механических карьерных экскаваторов. Процесс анализа усталостной долговечности показан на рисунке 1.
Рабочий процесс экскаватора включает в себя режимы ходьбы и земляных работ. Составление спектра структурных нагрузок занимает 3600 с, из которых 600 с — время ходьбы, а 3000 с — время раскопок. Время ходьбы и копания делится на пять равных сегментов, а их спектры нагрузки извлекаются из результатов динамического анализа.
Анализ материалов
Башмаки гусениц карьерных механических экскаваторов изготавливаются из высокомарганцовистой стали, свойства их приведены в таблице 1. Кривая SN материала представлена на рисунке 2.
| Таблица 1. Свойства материалов высокомарганцовистой стали | |||
| Материал | Модуль упругости (ГПа) | Коэффициент Пуассона | Плотность (кг / м3) |
| Марганцевая сталь | 206 | 0.288 | 7829 |
Анализ и расчет спектра нагрузки
На рис. 3 показана имитационная модель режима ходьбы экскаватора. Масса экскаватора составляет 1200 т, скорость ведущего вала — 17.2245 с, время моделирования — 150 с. Спектр нагрузки составляется путем разделения ходьбы на 5 участков длительностью 120 секунд каждый. Таким образом, вращающиеся пары между пятью гусеничными башмаками выбираются случайным образом для извлечения нагрузки.
Как показано на рисунке 4, имитационная модель рабочего режима земляных работ аналогична режиму «ходьба-работа», в котором передача силы земляных работ извлекается из силы реакции на вращающейся платформе во время моделирования операции земляных работ рабочего устройства. ; скорость ведущего вала равна 0; время моделирования составляет 18 с. При составлении спектра нагрузок выемку делят на 5 участков; каждая секция длится 600 секунд, поэтому для извлечения нагрузки случайным образом выбираются 40 вращающихся пар между башмаками гусеницы, и для каждой секции перехватываются результаты моделирования в течение 15 секунд.
В паре башмаков осевое направление пальца — ось B, направление силы тяжести — ось Y (на рис. 5 схематически показано направление башмаков гусеницы на верхней стороне; направление силы тяжести всегда вниз), и горизонтальное направление — ось X.
Значения сил и моментов в направлении Z очень малы по сравнению с таковыми в двух других направлениях. Поэтому сила в направлении Z не учитывается при составлении спектра нагрузки; учитываются только силы в направлениях X и Y. Кроме того, башмаки гусеницы также воспринимают движущую силу активных ведущих колес и общее давление экскаватора. Скомпилированный спектр нагрузки показан на рисунках 6–9.
Конечно-элементный анализ
Анализ методом конечных элементов проводится для определения распределения напряжений в конструкции под действием единичной силы. В этом случае на бинауральной стороне применяются простые ограничения, а на монофонической стороне — единичная нагрузка. Распределение напряжений в направляющей пластине при единичной нагрузке показано на рис. с 10 до 13.
Анализ усталостной жизни
На рис. 14 показан процесс анализа усталости. Представлены результаты FEA и спектра нагрузок, а также установлена кривая SN материала для анализа усталостной долговечности. Результаты анализа представлены на рис. 15, из которого видно, что расчетный срок службы путевой пластины составляет 27240 часов.
