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鏟運(yùn)機(jī)前機(jī)架是直接支撐工作機(jī)構(gòu)鏟斗的部件，從鏟運(yùn)機(jī)整車裝配圖可以看出，前機(jī)架的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且工作環(huán)境較為惡劣，承受載荷情況較其他部件復(fù)雜，故其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性對(duì)整機(jī)系統(tǒng)的重要性是不言而喻的，同時(shí)對(duì)煤礦開采的安全性也是極其重要的。
礦用鏟運(yùn)機(jī)一般在有坡和凹坑等條件較差的不平整路面環(huán)境下工作，工作時(shí)前機(jī)架各結(jié)構(gòu)承受載荷波動(dòng)較大，加之鏟裝物料重量偏差較大，機(jī)架受到的突變載荷較大，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)架某些構(gòu)件變形、甚至斷裂的事故，這就要求鏟運(yùn)機(jī)前機(jī)架各零部件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足煤礦井下惡劣的工作環(huán)境，提高鏟運(yùn)機(jī)的可靠性。為保證前機(jī)架具有足夠的強(qiáng)度和剛度，使其具有較高的可靠性，故對(duì)該型號(hào)鏟運(yùn)機(jī)前機(jī)架進(jìn)行必要的強(qiáng)度分析。
運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真，提取前機(jī)架與各部件作用載荷，通過有限元法對(duì)前機(jī)架進(jìn)行靜力學(xué)分析。利用ANSYS有限元分析理論和方法，完成對(duì)該型膠輪礦用鏟運(yùn)機(jī)前機(jī)架的有限元分析，得出各部分的von Mises應(yīng)力，并將其作為前機(jī)架強(qiáng)度分析的參考值，與極限應(yīng)力進(jìn)行比較，從而準(zhǔn)確得出前機(jī)架的危險(xiǎn)部位，進(jìn)而加以改進(jìn)，然后完成前車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為后續(xù)該型號(hào)鏟運(yùn)機(jī)的設(shè)計(jì)提供有力的理論依據(jù)。
應(yīng)用Pro/E軟件建立前機(jī)架分析模型對(duì)前機(jī)架進(jìn)行有限元分析，首先需要建立其三維分析模型。本研究采用三維CAD設(shè)計(jì)軟件Pro/E實(shí)現(xiàn)對(duì)前機(jī)架分析模型的建立，模型如圖所示。機(jī)架分析模型建立的好壞直接關(guān)系到有限元分析結(jié)果的精確性，因此前機(jī)架分析模型的建立充分利用了Pro/E軟件三維實(shí)體建模的優(yōu)勢(shì)。該模型略去了某些局部非承載結(jié)構(gòu)件，對(duì)某些作用相同的零部件適當(dāng)合并，較為合理地對(duì)機(jī)架進(jìn)行了簡(jiǎn)化。該機(jī)架采用薄壁殼體的焊接結(jié)構(gòu)，由鏟斗連接板、頂板、底板、橋支撐側(cè)板、連接板、回轉(zhuǎn)盤、鎖緊桿座、支撐肋板、連接肋板等構(gòu)件組成了整個(gè)車架、前機(jī)架分析載荷的處理前機(jī)架分析載荷是通過對(duì)整車2種條件下的動(dòng)態(tài)虛擬仿真獲得的，即在空載和滿載(10t)的情況下，通過ADAMS/view模塊對(duì)鏟運(yùn)機(jī)動(dòng)態(tài)仿真，通過其后處理模塊繪制前機(jī)架與鏟斗、前機(jī)架與后機(jī)架各關(guān)鍵鉸接處鉸接約束副的受力圖。通過比較整車空載和滿載情況下的受力圖，最終得出前機(jī)架與鏟斗、前機(jī)架與后機(jī)架各鉸接處鉸接約束副的最大受力，即前機(jī)架分析載荷。
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