掘进机驱动轮疲劳寿命分析研究

利用ADAMS对掘进机行走部虚拟样机进行水平前进工况进行仿真,提取出驱动轮在此工况下的最大输出扭矩,并将驱动轮和履带板、履带销的接触模型导入Workbench中的Fatigue Tool疲劳模块进行疲劳寿命分析。得到驱动轮在极限工况下的疲劳寿命的循环次数,安全系数等云图,为矿用机械的零部件疲劳寿命分析提供了一种方法。     

基于ANSYS Workbench的矿用车辆前轴疲劳强度分析

矿用车辆前轴是联接车身与车轮的重要部件,其性能直接影响整车工作的安全性和可靠性。为验证某矿用车辆前轴的可靠性,运用ANSYS Workbench软件建立前轴有限元分析模型,对前轴在垂直冲击、紧急转向、紧急制动工况下进行有限元静强度分析,并在此基础上对疲劳寿命进行了预估,最后在疲劳试验机上验证了前轴有限元分析的正确性,为疲劳寿命预测提供了有益参考。     

YT3621型矿用汽车扭转梁后桥两种工况下疲劳寿命分析

矿用汽车扭转梁后桥长期受到复杂载荷作用,很容易产生疲劳失效,需要进行疲劳寿命分析。以YT3621型矿用汽车的扭转梁后桥为研究对象,建立其三维模型,选定在弯曲工况和扭转工况下进行强度分析,采用名义载荷法在两种工况下进行疲劳寿命分析。结果表明:在弯曲工况下扭转梁后桥的疲劳寿命为29.02万次,寿命最小位置在纵臂与衬管连接处;扭转工况下扭转梁后桥的疲劳寿命为51.1万次,寿命最小位置在横梁与纵臂连接处。研究结果对扭转梁后桥的安全分析具有一定的意义。     

矿用液压绞车卷筒疲劳寿命预测

为了研究矿用液压绞车卷筒结构的可靠性及其对井下运输的安全性的影响,对矿用液压绞车卷筒进行结构设计和静力学分析,并使用有限元分析法对其进行静强度校核,求解额定负载下卷筒的平均等效应力和形变位移分布。将计算结果与材料S-N疲劳寿命曲线结合,预测额定负载下卷筒的疲劳寿命和损伤分布,并研究非额定工况下负载大小对卷筒疲劳寿命的敏感性。预测结果表明,所设计的绞车卷筒结构满足静强度要求,其使用寿命预测值远大于设计寿命,预测寿命的载荷敏感性为液压绞车的设计和维护提供理论参考。     

输送机刮板链立环疲劳寿命预测方法研究

针对刮板输送机刮板链立环疲劳试验成本高、周期长的不足,利用多体动力学软件建立链传动系统的刚-柔耦合动力学模型。首先对典型工况进行仿真计算,得到立环在各仿真时刻的应力云图,并确定危险点;其次提取危险点的载荷应力时间历程,根据刮板输送机的任务剖面进行载荷处理,得到能够直接进行寿命计算的载荷谱;最后根据线性疲劳损伤累积法则进行立环危险点疲劳寿命计算,得到立环在任务剖面下的循环次数。利用虚拟样机技术进行立环疲劳寿命预测的方法,不仅可以减少疲劳试验成本,也可为将来进行整机的疲劳试验提供技术基础。     

矿井提升机卷筒结构有限元静力及疲劳强度分析研究

针对矿井提升机卷筒工作中常见的筒壳纵向轴向均开裂、筒壳径向开裂等故障,对卷筒的结构静力及疲劳强度作了有限元分析,按照卷筒实际工况施加载荷和约束,名义应力值经历1 000 000次循环,在2倍缩放因子下名义应力值再循环1 000 000次,得到卷筒的应力分布云图、强度安全系数云图、疲劳安全系数云图及疲劳寿命云图,直观地显示出卷筒在出现裂纹之前结构可承受的循环加载的持续时间。     

矿用共轨柴油机连杆的疲劳分析与优化

对某矿用共轨柴油机连杆进行了有限元分析,得到连杆疲劳寿命与疲劳安全系数,并进行结构优化。结果表明:连杆的最小疲劳寿命点为连杆小头与杆身过渡处的凹槽内侧,疲劳寿命为2.681 2×108次,疲劳安全系数为1.526 4。对连杆进行了优化,得到了最优方案,优化后连杆体积减少3.5%,同时符合疲劳寿命要求。     

挖掘机多体系统有限元分析与疲劳寿命预测

以某20 t液压挖掘机为对象,对工作状态下的挖掘机进行应力测试,采集其工作载荷谱。运用SolidWorks建立挖掘机三维实体全装配模型,应用ABAQUS进行多体系统的有限元分析,确定各工况下挖掘机的危险部位,并进一步进行针对性分析,将测试数据与有限元分析结果导入fe-safe进行疲劳寿命预测。研究表明:挖掘机销轴铰接处应力较大,尤其在斗杆与动臂铰接处以及斗杆与铲斗铰接处;零部件不同部位的疲劳寿命存在较大差异,如动臂侧板的疲劳寿命远高于动臂销轴铰接处,表明产品设计存在进一步优化的空间。     

矿用自卸车车架焊缝超声冲击强化应用研究

矿用自卸车车架上的焊缝位置存在应力集中及残余应力,使该位置容易产生疲劳破坏,严重影响矿用自卸车的安全行驶。对焊缝处的受力状态进行数值模拟分析,采用超声冲击设备对焊缝位置进行应力消除试验。采用盲孔法对试验前后焊缝位置的残余应力进行检测。结果表明,经超声冲击焊接应力消除设备处理后,焊接接头的力学性能无明显改善,焊缝位置的残余应力变化明显,残余拉应力被消除,并预置了较高的残余压应力,使焊缝得到局部强化。     

煤矿钻探用钻杆疲劳寿命预测研究

目前矿用钻杆在煤矿井下施工疲劳寿命预测困难,无报废标准和报废依据,导致煤矿井下钻杆断裂事故频发,严重影响煤矿井下勘探钻孔、瓦斯抽采钻孔、探放水钻孔的施工安全和施工进度。矿用钻杆的工况条件复杂,基于弹塑性力学无法对钻杆疲劳寿命、断裂失效原因、结构工艺的优化提高进行可靠研究;通过综合钻杆所受到转矩、弯矩、轴向力以及井壁的约束作用力等复合载荷条件建立钻杆约束模型,提出基于断裂力学和损伤力学、运用解析法和有限元分析方法对钻杆的疲劳寿命进行研究,并基于研发的钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验,提出矿用钻杆疲劳寿命预测研究方法,为钻探施工和钻杆的设计提供依据。结果表明:按照现有钻杆杆体、螺纹的加工工艺,73型钻杆在转矩4 000 N·m,施工钻孔终孔直径为96 mm时,通过钻杆动态性能试验系统对钻杆的疲劳寿命进行试验,钻杆的疲劳寿命为5.32×10~5～4.78×10~5转,疲劳寿命与所建立的钻杆疲劳寿命预测模型一致,钻杆疲劳寿命最小位置在公螺纹处,杆体在受到1 mm以下划痕对钻杆整体疲劳寿命无影响。