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EBH360型悬臂式掘进机论文 截割臂论文 有限元分析论文 结构改进论文
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悬臂式掘进机主要用于巷道的掘进,由于其工作环境恶劣,截割机构受力复杂,且工作过程中载荷波动范围比较大,振动较大,振动产生冲击载荷,冲击机器零件的强度。为大幅度提高掘进机的生产效率和机械化程度,对掘进机提出了更高的要求,需要掘进机对工作环境有更好的适应性和更高的稳定性。本论文以EBH360型悬臂式掘进机的截割臂为研究对象。掘进机在向前掘进时,截割臂受力复杂,主要包括法向阻力、切向阻力和顶推阻力等,且法向阻力的方向不定,此外还有动载荷的影响,截割臂的合理结构决定掘进机器的工作性能及整机的稳定性,如果截割臂的结构强度和刚度不满足要求,将会使得掘进机的整体性能下降和疲劳破裂,甚至造成事故。论文对截割臂的各组成部分进行应力分析,然后进行强度校核,对应力集中或者危险区域进行优化设计和结构改进,具体内容如下:(1)分析了掘进机的工作过程及原理,确定出截割头的工况载荷,用于结构件静强度计算。通过分析,确定出四种危险工况,分别为截割臂处于水平位置、垂直力最大位置、最高位置和最低位置。(2)建立了截割臂的三维实体模型,并利用有限元分析软件ANSYS对以上四种工况进行了有限元分析,经过分析发现掘进机在工作过程中容易发生损坏的零部件包括外筒、轴套以及后座板。(3)根据有限元分析的结果,针对最大应力出现的具体位置,对各个件进行了改进设计,然后建立修改后的有限元模型,选择截割臂处于水平位置工况进行分析,结果表明,经过修改后的模型应力明显降低,满足设计要求。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5-6页
第1章 绪论第10-14页
    1.1 选题背景及意义第10-11页
    1.2 国内外研究现状第11-13页
    1.3 本文的主要内容第13-14页
第2章 掘进机主要结构及工作原理第14-20页
    2.1 掘进机结构第14-18页
    2.2 掘进机的工作原理及典型工况分析第18-20页
第3章 掘进机受力分析第20-26页
    3.1 垂直升降力第20-21页
    3.2 水平摆动力第21-24页
    3.3 掏槽进给力第24页
    3.4 截割头回转力矩第24页
    3.5 整体受力分析第24-26页
第4章 截割臂有限元分析第26-61页
    4.1 几何模型的建立第26-27页
    4.2 单元类型的选择第27页
    4.3 结构件材料第27-28页
    4.4 有限元模型第28-30页
    4.5 截割臂有限元分析第30-59页
        4.5.1 工况一:截割臂处于水平位置第30-38页
            (1)载荷及约束第30-31页
            (2)计算结果第31-37页
            (3)结论第37-38页
        4.5.2 工况二:截割臂处于垂直力最大位置第38-45页
            (1)载荷及约束第38页
            (2)计算结果第38-44页
            (3)结论第44-45页
        4.5.3 工况三:截割臂处于最高位置第45-52页
            (1)载荷及约束第45页
            (2)计算结果第45-52页
            (3)结论第52页
        4.5.4 工况四:截割臂处于最低位置第52-59页
            (1)载荷及约束第52页
            (2)计算结果第52-58页
            (3)结论第58-59页
    4.6 结果分析第59-61页
第5章 掘进机截割臂结构改进第61-66页
    5.1 截割臂结构改进第61页
    5.2 修改后模型有限元分析第61-65页
        5.2.1 加载及约束第61页
        5.2.2 有限元分析结果第61-65页
    5.3 结论第65-66页
第6章 总结与展望第66-68页
    6.1 全文总结第66页
    6.2 展望第66-68页
参考文献第68-71页
致谢第71页
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