液压挖掘机动臂疲劳台架试验方法研究

摘要

挖掘机作为目前世界上使用最广泛的工程类机械之一，面对的市场十分巨大。由于挖掘机工作环境恶劣，工作装置承受的载荷复杂多变，导致其结构发生失效的主要原因是疲劳损伤累积引起的疲劳裂纹及疲劳断裂。动臂在挖掘机工作时承受的载荷情况通常是最为恶劣的，所以对挖掘机动臂进行疲劳可靠性研究，对于改善动臂结构，提升挖掘机的工作性能、工作效率和可靠性具有重要的意义。针对以上问题，本文设计了一种应用于挖掘机动臂的疲劳可靠性台架试验方案。
　　本研究以山河智能SWE350型挖掘机为对象，针对挖掘机动臂最大负载的典型工况进行受力分析，计算得出挖掘机工作装置的受力情况。通过对铲斗与斗杆铰接处销轴、斗杆与动臂铰接处销轴、连杆的载荷计算，为销轴传感器的设计、试验装置和方法制定提供了初始数据。根据受力分析结果，提出了两种挖掘机动臂疲劳试验载荷谱测试方案。该测试方法通过设计专门的销轴传感器和连杆传感器，对工作装置载荷进行测试，最终得出动臂铰点的实际受力情况，为后期对动臂进行疲劳试验提供了实际加载数据。在现有设备基础上，提出了动臂疲劳台架试验的加载方案，并完成试验工装的设计和强度计算。该试验方案具有试验载荷自平衡的特点，可以将试验载荷由试验装置内部承受，极大地减弱了试验进行时设备振动对周围环境的影响。最后，建立动臂疲劳试验加载方案的三维模型，并对该模型进行有限元静力学分析和模态分析。根据分析结果，对各部件结构设计进行优化，保证所设计的试验装置静力学、动力学性能均能满足试验要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究的意义

1.3本课题国内外发展现状

1.4本课题研究内容

第二章 挖掘机动臂极限载荷分析

2.1动臂危险工况确定

2.2工作装置各部件受力分析

2.3典型危险工况下各部件受力计算

2.4工作装置极限载荷确定

2.5本章小结

第三章 挖掘机动臂疲劳台架试验载荷测试方案

3.1 剪切力销轴传感器测试方案

3.2 铲斗、斗杆铰点销轴传感器测试方案

3.3 斗杆、动臂铰点销轴传感器测试方案

3.4测试方案的综合与比较

3.5本章小结

第四章 挖掘机动臂疲劳台架试验方案

4.1试验设备介绍

4.2 动臂疲劳台架试验加载方案

4.3 动臂疲劳台架试验工装设计

4.4 本章小结

第五章 试验台架结构有限元分析

5.1试验方案模型的建立

5.2静力学有限元分析

5.3有限元模态分析

5.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢