CONSTRUCTION MACHINERY 932022/08总第558期基于侧向载荷的挖掘机工作装置应力分析钟 颖（恒天九五重工有限公司，湖南 长沙 410100）［摘要］当挖掘机的铲斗承受侧向力时会对挖掘机带来较大损害。本文对挖掘机所承受的侧向载荷进行了计算，用施加侧向力和施加扭矩的方法分别做了有限元应力分析计算，并对两种方法的计算结果做了对比。［关键词］挖掘机；工作装置；侧向载荷；应力分析；Pro/Mechanica［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2022）08-0093-03Stress analysis of excavator working device based on lateral loadZHONG Ying液压挖掘机作业时一般以工作装...

　　CONSTRUCTION MACHINERY 932022/08总第558期基于侧向载荷的挖掘机工作装置应力分析钟 颖（恒天九五重工有限公司，湖南 长沙 410100）［摘要］当挖掘机的铲斗承受侧向力时会对挖掘机带来较大损害。本文对挖掘机所承受的侧向载荷进行了计算，用施加侧向力和施加扭矩的方法分别做了有限元应力分析计算，并对两种方法的计算结果做了对比。［关键词］挖掘机；工作装置；侧向载荷；应力分析；Pro/Mechanica［中图分类号］TU621 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2022）08-0093-03Stress analysis of excavator working device based on lateral loadZHONG Ying液压挖掘机作业时一般以工作装置液压缸驱动的正向挖掘为主，挖土、平地动作均为半齿在工作装置平面内的圆弧运动，此时挖掘机所受的载荷为正向载荷。垂直于工作装置平台的载荷为侧向载荷，侧向载荷产生的原因有两个，一是正向挖掘时铲斗两侧受力不均，二是操作者利用挖掘机平台扭矩使铲斗在地上作圆弧运动，即横向平土作业，这时工作装置承受侧向力。另外，操作者的失误操作也会产生侧向力。一般情况下，正向挖掘对于挖掘机来说是安全的，而侧向力会对挖掘机带来较大 损害。1 应力分析1.1 工况选择与侧向侧荷计算挖掘机的工况可设定为：将工作装置伸到地平面最远处，铲斗底板与地面重合，此时旋转挖掘机的上车作回转动作，如果铲斗遇到障碍物运动受阻的话，那么铲斗承受侧向力。侧向力可依据下式计算12 21122MFrM zMzpqM i    （1）式中 F为作用于斗齿侧齿处的侧向力；M 1 为平台制动扭矩；M 2 为回转马达制动力矩；z 2 为回转马达齿数；z 1 为回转支承齿数；p为马达制动压力；q为马达排量；i为马达与减速机减速比。根据某品牌15t挖掘机参数，计算结果如表1所示。因需要与有限元计算中的无滑动磨擦对应，计算中未考虑机械效率。表1 侧向力计算参数与结果压力p/MPa 30.8 齿数z 2 11排量q/（cc/r） 64 力臂r/m 6.58速比i 19.2平台制动扭矩M 1 /（Nm）54259.41齿数z 1 99侧向力F/kN 6.821.2 建立三维模型根据某品牌15t挖掘机的二维工程图，在Pro/Engineer中建立与挖掘机工作装置相关的三维模型，主要包括回转支承、平台铰座、动臂、斗杆、铲斗、摇臂、连杆、液压缸、销轴等构件AG真人。各构件装配体建模时，先在装配体环境下创建骨架模i.cm1981.2022.08.015［收稿日期］2022-01-18［通讯地址］钟颖，湖南省长沙市国家级经济技术开发区漓湘东路236号