ZL50装载机铲斗的优化设计.doc

———————————————————————————————————————————————ZL50装载机铲斗的优化设计 第２９卷第１期煤矿机械Ｖ０１．２９Ｎｏ．１１竺！！星ｇ世丛ｉ望皇丛盟ｂｉ坠曼盟．！竺：！！！！ ＺＬ５０装载机铲斗的优化设计 石沛林１。张立荣“２，穆念坤２ （１．山东理工大学，山东淄博２５５０９１；２．淄博职业学院，山东淄博２５５０１３） 摘要：装载机铲斗是装载机的主要工作装置，传统设计方法存在诸多问题，通过对其工作状 况分析研究，建立几何模型，导入到有限元软件ＡＮＳＹＳ中，进行应力和强度分析后，对其结构进行 优化，对企业设计生产有较大的帮助。 关键词：装载机铲斗；ＡＮＳＹＳ；结构优化；应力分析 中图分类号：Ｕ４１５．５１文献标志码：Ａ文章编号：１００３－０７９４（２００８）０１．００３１．０４ ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＳＨＩＰｅｉ—ｌｉｎｌ。ＺＨＡＮＧＬｉ一删”，ＭＵＮ＇ｍｎ一耐ＤｅｓｉｇｎｏｆＺＬ５０ＬｏａｄｅｒＢｕｃｋｅｔ （１．ＳｈａｎｄｏｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｉｂｏ２５５０９１。Ｃｈｉｎａ；２．ＺｉｂｏＶｏｃａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｉｂｏ２５５０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｌｏａｄｅｒｂｕｃｋｅｔｉＳａｍａｉｎｌｏａｄｅｒｉｏｂｄｅｖｉｃｅ，ｅｘｉｓｔｓａｌｏｔｏｆｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ， ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｗｏｒｋｉｎｇ，ｂｕｉｌｄｉｎｇａｇｅｏｍｅｔｒｙｔｏｉｔ’Ｓｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄｌｅａｄｉｎｇ—ｉｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌ— ｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ。ｔｈｅｎａｎａｌｙｓｅｓｉｔ’Ｓｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙ。ｃａｒｒｉｅｓｏｕｔａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎｉｔ’Ｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓｈａｓｂｉｇｇｅｒｈｅｌｐｔｏｔｈｅｐｒｏｄｕｃｅｓａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏａｄｅｒｂｕｃｋｅｔ；ＡＮＳＹＳ：ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ ０前言（１）铲斗水平插入料堆，工作装置油缸闭锁，此 随着装载机的迅速发展，传统的装载机铲斗设时可认为铲斗斗刃只受水平插入阻力的作用； 计方法，例如类比试凑作图法、基于平移性的作图（２）铲斗水平插入料堆，翻转铲斗（操纵转斗缸）法、覆盖法、解析法等由于工作繁琐、设计精度低及或举升动臂（操纵动臂举升缸）铲取物料时，认为铲周期长，很难获得各项指标都满意的设计方案，不能斗斗齿只受垂直掘起力的作用； 满足现代设计的要求。利用有限元法，可以对复杂（３）铲斗边插入边收斗或边插入边举臂进行掘结构进行极为有效地数值计算。起作业时，认为铲斗斗刃同时受水平插入阻力和垂 通过对ＺＬＳＯ装载机工况分析，确定分析工况，直掘起力的作用。 利用ＰＲＯ／Ｅ建立铲斗的几何模型，保存成ＩＧＥＳ格将对称载荷和偏载情况分别与上述３种典型受式的数据，导入到有限元软件ＡＮＳＹＳ中，在ＡＮＳＹＳ力工况相结合，就可以得到铲斗６种典型的受力作中建立有限元模型，进行装载机铲斗的有限元分析，业工况：①水平对称载荷；②垂直对称载荷；③水平根据分析结果，对其进行结构优化。和垂直对称载荷；④水平偏载荷；⑤垂直偏载荷；⑥１装载机工况分析水平和垂直偏载荷。 １．１外载荷的确定原则１．２工况的计算 装载机铲斗在插入料堆，铲取物料和举升铲斗铲斗工作时的位置多种多样，受力情况也各不的作业过程中，铲斗要克服切削物料的阻力、物料与相同，但以掘起和铲入掘起为最恶劣工况。本文对铲斗间的摩擦力和物料自身的重力。为了分析问题①、②作业工况不予讨论，只考虑其余４种工况。的方便，假设它们作用在铲斗齿尖的刃口上，并形成铲斗所受水平载荷取决于装载机的最大牵引２个集中力：水平插入阻力和垂直掘起力。装载机力，而其垂直载荷则由转斗缸所能提供的力矩换算实际作业时不可能使铲斗切削刃均匀受载，但可简得到。 化为２种极端受载情况：④对称载荷。计算时用一１．２．１铲斗受力计算 个作用在斗刃中部的集中载荷来代替；②偏心载荷。取额定装载量，按静力等效的原则将力施加在通常将其简化后的集中载荷加在铲斗侧边的第１个铲斗内，距离齿尖１００ｍｉｌｌ处的中部。ＺＬＳ０装载机斗齿上。、性能参数见表１。 装载机在铲掘作业过程中，通常有以下３种典作用于铲斗上最大的垂直载荷Ｒ，＝１４５ｋＮ 型的受力工况：作用在铲斗上的最大水平载荷Ｒ。＝１４０ｋＮ一３１— 万　方数据