小型旋挖鉆機動力頭齒輪傳動裝置虛擬疲勞壽命分析
點擊次數(shù)：4291次 更新時間：2012-12-28
動力頭是旋挖鉆機的關(guān)鍵部件,其性能好壞與壽命直接影響到旋挖鉆機施工效率及施工安全性。動力頭部件中的齒輪傳動裝置在工作中主要傳遞低速重載扭矩,而且是交變載荷,齒輪傳動裝置疲勞破壞是旋挖鉆機動力頭的主要失效方式之一。在設(shè)計階段,針對動力頭齒輪傳動裝置進行全壽命虛擬預(yù)測,對薄弱模塊進行修改,優(yōu)化,可很大程度上延長動力頭使用壽命。本文以適合于鉆孔深度40m以內(nèi),直徑1200mm以內(nèi)黏土層作業(yè)的小型旋挖鉆機用動力頭為研究對象,開展了以下幾個方面的研究:
1）通過理論計算得到動力頭相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù),構(gòu)建了動力頭的Pro/e三維模型,并進行了運動學(xué)仿真分析來驗證模型的正確性;
2）采用ADAMS動力學(xué)仿真軟件,結(jié)合動力頭標(biāo)準(zhǔn)工況,計算分析了動力頭內(nèi)齒輪傳動裝置的受力情況,研究了加載快慢與主動輪分布相位角對接觸力的影響,獲得標(biāo)準(zhǔn)工況下齒輪的載荷譜。
3）采用ANSYS分析軟件,結(jié)合ADAMS中得到的載荷譜進行有限元分析,得出標(biāo)準(zhǔn)工況下齒輪的薄弱部位應(yīng)力譜。將此應(yīng)力譜與理論計算應(yīng)力進行比較并提出優(yōu)化意見。
4）采用MSC.Fatigue結(jié)合應(yīng)力譜,模擬標(biāo)準(zhǔn)鉆進工況預(yù)測齒輪疲勞壽命。通過研究分析可得以下結(jié)論:加載快慢對啟動沖擊載荷影響很大;主動輪分布相位角對此類平行軸齒輪系接觸力影響較大,以呈90°與180°分布時zui為平穩(wěn);動力頭齒輪傳動裝置的理論計算與仿真分析結(jié)果相近,設(shè)計基本滿足強度與壽命要求。
1）通過理論計算得到動力頭相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù),構(gòu)建了動力頭的Pro/e三維模型,并進行了運動學(xué)仿真分析來驗證模型的正確性;
2）采用ADAMS動力學(xué)仿真軟件,結(jié)合動力頭標(biāo)準(zhǔn)工況,計算分析了動力頭內(nèi)齒輪傳動裝置的受力情況,研究了加載快慢與主動輪分布相位角對接觸力的影響,獲得標(biāo)準(zhǔn)工況下齒輪的載荷譜。
3）采用ANSYS分析軟件,結(jié)合ADAMS中得到的載荷譜進行有限元分析,得出標(biāo)準(zhǔn)工況下齒輪的薄弱部位應(yīng)力譜。將此應(yīng)力譜與理論計算應(yīng)力進行比較并提出優(yōu)化意見。
4）采用MSC.Fatigue結(jié)合應(yīng)力譜,模擬標(biāo)準(zhǔn)鉆進工況預(yù)測齒輪疲勞壽命。通過研究分析可得以下結(jié)論:加載快慢對啟動沖擊載荷影響很大;主動輪分布相位角對此類平行軸齒輪系接觸力影響較大,以呈90°與180°分布時zui為平穩(wěn);動力頭齒輪傳動裝置的理論計算與仿真分析結(jié)果相近,設(shè)計基本滿足強度與壽命要求。
