Гусеничний башмак для великого кар'єрного екскаватора несе верхню вагу і робоче навантаження. Гусеничний башмак є важливою частиною гусеничного пристрою; його термін служби є основним показником продуктивності обладнання. У цьому документі моделювання динаміки витягує спектр навантажень типових робочих умов у робочому циклі. Методом скінченно-елементного аналізу визначено розподіл напружень конструкції під дією одиничної сили. На основі кінцево-елементного аналізу, спектру навантажень і кривої SN матеріалу отримано довговічність гусеничного башмака, що забезпечує теоретичну основу для проектування продукту та його використання.
фон
Кар'єрні одноковшові екскаватори підходять для розкривних і гірничих робіт у великих кар’єрах вугільних шахт, залізної руди та кольорових металів. Гусеничний пристрій є важливою частиною кар'єрного екскаватора. Гусеничний башмак є основною частиною гусеничного пристрою. Термін служби гусеничного башмака не тільки впливає на загальну продуктивність гусеничного пристрою, але також має велике значення для управління запасами клієнтів майнінгу. Тому компанія Qiming Casting провела аналіз довговічності гусеничних колодок великих екскаваторів.
Огляд аналізу втомленого ресурсу
У цій статті використовується програмне забезпечення ADAMS, NXNastran, NCode та інше для розрахунку довговічності гусеничних башмаків механічних екскаваторів. Процес аналізу довговічності втоми показаний на малюнку 1.
Робочий процес екскаватора включає умови ходу та виїмки. Складання спектру структурного навантаження займає 3600 с, з яких 600 с – це час ходьби, а 3000 с – час розкопок. Кожен час ходьби та копання ділиться на п’ять рівних сегментів, і їхні спектри навантаження витягуються з результатів динамічного аналізу.
Аналіз матеріалів
Гусеничні башмаки в механічних гірничих екскаваторах виготовлені зі сталі з високим вмістом марганцю, і їх властивості наведено в таблиці 1. Крива SN матеріалу показана на малюнку 2.
| Таблиця 1. Властивості матеріалу високомарганцевистої сталі | |||
| Матеріальна | Модуль пружності (ГПа) | Коефіцієнт Пуассона | Щільність (кг/м3) |
| Марганцева сталь | 206 | 0.288 | 7829 |
Аналіз та розрахунок спектру навантажень
На рисунку 3 показана імітаційна модель стану кроку екскаватора. Маса екскаватора становить 1200 т, швидкість ведучого вала 17.2245 с, а час моделювання 150 с. Спектр навантаження складається шляхом поділу ходьби на 5 секцій, кожна тривалістю 120 секунд. Таким чином, обертові пари між 5 башмаками гусениці випадковим чином вибираються для вилучення навантаження.
Як показано на малюнку 4, імітаційна модель робочих умов виїмки подібна до умов роботи з кроком, у якому передача сили виїмки виділяється із сили реакції на обертовій платформі під час моделювання виїмки робочого пристрою ; швидкість ведучого вала 0; час моделювання 18 с. При підготовці спектру навантажень виїмку розбивають на 5 ділянок; кожна секція триває 600 секунд, тому 40 обертових пар між башмаками гусениць випадковим чином вибираються для вилучення навантаження, а результати моделювання за 15 секунд перехоплюються для кожної секції.
У парі гусеничних башмаків осьовим напрямком штифта є вісь B, напрямком сили тяжіння є вісь Y (на малюнку 5 показано схематичний напрямок гусеничних башмаків у верхній частині; напрямок сили тяжіння завжди вниз), і горизонтальний напрямок - вісь X.
Значення сил і моментів у напрямку Z дуже малі порівняно з такими в двох інших напрямках. Тому сила в напрямку Z не враховується при складанні спектру навантажень; розглядаються тільки сили в напрямках X і Y. Крім того, гусениці також сприймають рушійну силу активних ведучих коліс і загальний тиск екскаватора. Зведений спектр навантажень показаний на малюнках 6-9.
Аналіз кінцевих елементів
Аналіз методом кінцевих елементів виконується для визначення розподілу напруги в конструкції під дією одиничної сили. У цьому випадку прості обмеження застосовуються на бінауральній стороні, а одиничне навантаження застосовується на монофонічній стороні. На рис. 10 до 13.
Аналіз ресурсу втоми
На рис. 14 показано процес аналізу втоми. Представлені результати FEA та спектру навантажень, а також встановлена крива SN матеріалу для аналізу довговічності втоми. Результати аналізу показані на рис. 15, де показано, що розрахунковий термін служби трекової плити становить 27240 год.
