EBZ255悬臂式掘进机升降臂有限元分析.docx

EBZ255悬臂式掘进机升降臂有限元分析
悬臂式掘进机的升降臂是整个设备的一项重要组成部分，其结构设计的稳定性和安全性对于设备的性能和可靠性具有决定性的影响。为此，本文基于有限元分析方法，对EBZ255悬臂式掘进机的升降臂进行建模和分析，旨在获取其结构特征和工作特性，为后续的优化设计和改进提供参考依据。
一、升降臂结构及工作条件分析
1.升降臂结构分析
EBZ255悬臂式掘进机升降臂主要由三个部分组成：大臂、小臂和支架。大臂上装有两台150kW的电机，通过行星减速器驱动旋转机构和升降机构来实现掘进机的前进、后退、升降等运动。支架的主要功能是支撑和定位，通过接触面与工作面建立稳定的联系，保证掘进机在地下矿脉中的准确位置移动。
2.工作条件分析
在使用过程中，升降臂需要承受深部矿井的高温、高湿和高压等复杂工况，因此在设计和分析时需要考虑这些因素对升降臂材料和结构的影响。此外，升降臂还需要承受较大的动载荷和静载荷，升降机构需要具有较好的防护和支撑能力，以避免升降臂在使用过程中出现断裂、疲劳等安全隐患。
二、升降臂有限元建模分析
结构建模是有限元分析的关键环节，通过建立准确的模型可以为后续的分析和设计提供更可靠的基础。本文对EBZ255悬臂式掘进机升降臂进行有限元建模分析，主要分为以下几个步骤：
1.几何建模
根据升降臂的实际情况，使用CAD和其他设计软件进行几何建模，生成三维模型并导入有限元分析软件，准备进行后续分析。
2.材料属性及边界条件定义
对升降臂进行划分，定义不同部位的材料属性和边界条件。由于升降臂需要承受复杂工况的影响，因此在材料定义和边界条件的设置上需要更加细致和准确，以确保分析结果的可靠性和准确性。
3.网格划分
利用有限元分析软件对升降臂进行网格划分，生成网格模型，并进行检查和修正，保证网格的质量和分布均匀。
4.模型分析
通过有限元分析软件对升降臂模型进行分析，获取结构特征和工作特性。主要分为静态分析、动态分析和疲劳分析等多个方面进行综合分析，获取全面的分析结果。
三、分析结果及结论
通过对EBZ255悬臂式掘进机的升降臂进行有限元分析，得出以下结论：
1.升降臂结构整体稳定，各部分连接紧密，具有较好的整体刚度和承载能力。
2.升降机构的防护和支撑能力较强，能够承受较大的动载荷和静载荷。
3.升降臂在高温、高湿和高压等复杂工况下性能稳定，并具有较强的抗疲劳能力。
4.疲劳破坏是升降臂的主要失效模式，需要进行更加细致和全面的疲劳分析，并采取相应的措施加以改进和优化。
四、改进和优化思路
在升降臂分析过程中，针对疲劳破坏是升降臂的主要失效模式，需要进行更加细致和全面的疲劳分析，并采取相应的措施加以改进和优化。具体来说，可以从以下几个方面进行改进和优化：
1.材料选型和强度优化。选择抗疲劳性强、韧性好、强度高的特种材料，以提高升降臂的整体强度和致久强度，并采用轻量化的设计方案，降低升降臂的质量，以减少动载荷和静载荷对其的影响。
2.优化升降机构结构设计。加强升降机构的防护和支撑能力，以提高其在动态工作条件下的稳定性和可靠性，减少疲劳损伤和断裂的风险。
3.改善工作环境。通过调整掘进机的工作环境和工艺流程，缓解复杂工况的影响，以减少对升降臂结构和性能的影响，提高其工作寿命和可靠性。
综上所述，针对EBZ255悬臂式掘进机升降臂的分析和研究，本文在有限元分析的基础上，对其结构特征和工作特性进行了分析和总结，并提出了改进和优化方案，以期为掘进机的设计和改进提供有益的参考依据。