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  小型挖掘机偏转机构的有限元分析


  由于小型挖掘机体积小、质量轻、结构紧凑、灵活高效,适合在狭小场地作业,因而被广泛用于公路养护、管道铺设、园林植树、废渣清理等施工中.小型小型挖掘机市场需求很大,但设计方面的研究与国


  1小型挖掘机偏转机构属结构较为复杂的联接结构件,传统的手工计算一般用简支梁或多支点交叉梁系的力学模型,这与实际情况差异较大很难精确计算,为使偏转机构具有足够的强度与刚度,并力求结构轻量化。
小型挖掘机偏转机构的有限元分析

  偏转机构的结构


  小型挖掘机偏转机构,主要由铰接板、左侧板、右侧板、偏转支座、摆销轴等组成.它是连接工作装置和回转平台的桥梁,是传递受力的中间结合处.工作时,连接轴孔处除了受垂直载荷、水平载荷之外,同时也受到回转力矩和倾覆力矩的影响.


  这些载荷主要依靠自身的强度、刚度和与回转台连接的销轴处的力来平衡,而力矩主要是由偏转机构与回转台出的销轴所产生的力矩来平衡,从而使小型挖掘机其在各种情况下能够稳定的工作.偏转结构设计要求是结构布置合理,具有足够的强度、刚度和稳定性,能够使小型挖掘机在恶劣的工作环境下保证工作安全进行,同时兼顾美观、便于维修.


  2小型挖掘机偏转机构有限元分析


  用Pro/Engineer对偏转机构进行有限元分析,研究它能否满足工作要求.偏转机构主要承受工作装置工作时产生的挖掘力.主梁上的载荷为动臂油缸铰点作用力,动臂铰点上作用力.这2个力的大小和方向根据工况而定.计算工况和计算位置的选择原则上是使主梁上可能产生最大的弯矩时的作业姿态,因此选择下面2个工况
小型挖掘机偏转机构的有限元分析

  .工况1:最大挖掘深度时铲斗挖掘、铲斗液压缸承受最大挖掘力时.


  工况2:小型挖掘机可能向前倾翻、稳定系数最小时.动臂上铰点和下铰点连线处于水平位置,斗杆两铰点处于垂直位置,铲斗挖掘为垂直方向.


  2.1工况1载荷


  小型挖掘机工作装置在工况液压小型挖掘机反铲装置工作时既可用铲斗液压缸挖掘(简称转斗挖掘),也可单独用斗杆液压缸进行挖掘(简称斗杆挖掘),或作复合动作挖掘.一般斗容小于0.5m3或在土质松软时以转斗挖掘为主,反之则以斗杆挖掘为主.挖掘力可分为切向分力W1和法向分力W2.法向挖掘阻力W2的指向是可变的,数值也较小,一般W2=0~0.2W1.土质越均匀,W2越小.依随机统计分析,允许取法向分力W2为零的简化计算
小型挖掘机偏转机构的有限元分析

  小型挖掘机工作装置各油缸作用力有以下 2 种情况.


  1)当油缸 2 个空腔分别接高低压油路时产生推动机构进行运动的作用力称为主动作用力( 简称作用力或工作力) ,其最大值取决于该油缸回路的工作压力和油缸直径.


  2) 小型挖掘机工作装置工作时作用于闭锁状态( 即油缸 2 个空腔与高低压油路断开) 的油缸上的作用力称为被动作用力,其最大值则取决于该油缸油路的过载溢流阀压力和承载活塞面积. 当油缸工作力大于外载荷的作用力的时候,该油缸便无回缩现象,否则由于过载溢流阀打开而溢流,便使油缸发生回缩.


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