基于有限元分析的挖掘机工作装置耳板设计.docx

基于有限元分析的挖掘机工作装置耳板设计 基于有限元分析的挖掘机工作装置耳板设计 摘要：阐述了挖掘机耳板的作用，基于有限元分析法，对挖掘机动臂耳板进行结构设计，分析其结构强度，旨在设计出符合工作要求的耳板 关键词：有限元；挖掘机；耳板 挖掘机在工程机械中占有举足轻重的地位，广泛应用于房屋建筑、道路工程、农田水利，市政工程，公路铁路，机场港口、国防工程等领域机械化施工，对保证工程质量，提高工作效率起着十分重要的作用 挖掘机利用工作装置进行各种挖掘工作，挖掘机动臂和斗杆上分别有一对耳板，油缸以耳板为支撑做往复直线运动实现挖掘动作耳板的设计质量直接影响到工作装置的可靠性，一旦耳板工作失效将导致油缸不能正常工作，整个挖掘机工作故障基于有限元分析，对设计的耳板进行强度校核，可以在设计之初发现问题，减少产品开发周期及本钱，提高整机运行的可靠性 1.耳板 图1挖掘机工作装置示意图 图1中④是挖掘机动臂耳板 图2为某吨位挖掘机耳板设计图纸 图2耳板设计图 2.耳板所受载荷计算 油缸无杆腔缸径：170mm 系统工作压力：32Mp 耳板轴孔：100mm 板厚：35mm 材质：Q295B 选取工作时大腔进油，此时油缸的推力为工作中最大值： 根据牛顿第三定律，耳板轴孔受力为 。

3.有限元分析 Altair HyperMesh是世界领先的独立于求解器的有限元分析前后处理平台，拥有全面的CAD和CAE求解器接口，强大的几何清理、网格划分以及模型装配功能 对耳板进行实体网格划分，共9629个单元，3008个节点约束底面6个自由度，轴孔内受力面施加压强大小为： 利用Hyperworks自带求解器Radios计算，分析结果显示耳板最大变形为0.139mm，最大应力为304Mp 以上结果可以看出，耳板在最大载荷情况下，应力304MP>295Mp，耳板进入塑性变形阶段在最大载荷工况下，铲斗油缸安装位置发生变化，工作装置不能正常工作且易损坏油缸即原设计强度达不到要求，根据公司钢材规格，把耳板厚度增加到50mm，由公式计算轴孔内施加的压强P3为92.48MP 修改载荷为92.48MP，其他约束不变，再次提交Radios计算 计算结果显示，耳板最大变形为0.1mm，最大应力217MP，图3为计算应力云纹图 图3最大应力217MP 据机械设计师手册，Q295B在板厚35～50时，材料强度 不小于255MP，耳板在最大载荷情况下应力为217MP，所以50mm厚耳板强度满足要求，结构设计平安，符合工作要求。

4.结论 基于有限元耳板设计，能在设计时准确的校核设计强度，保证结构的平安性；减少产品开发周期，为整个新产品开发节约本钱 参考文献： 【1】李楚林，张胜兰，冯樱等.Hyperworks分析应用实例[M].北京：机械工业出版社，2021. 【2】吴宗泽.机械设计师手册[M].北京：机械工业出版社， 2002. 【3】陈进，庞晓平等.单斗液压挖掘机工作装置关键技术研究[M].北京：科学出版社，2021. 陆勇志男，广西钦州人 硕士，助理工程师，研究方向：机电一体化。