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TR1000型鑿巖機是為適應我國采礦、交通、水利等事業(yè)的發(fā)展需要，在引進外國相關技術的基礎上，由湯姆洛克洛陽公司研究開發(fā)的一種鑿巖設備，該機重量大、功率高、使用方便，可在前方半個空間方向上任意鑿巖。因此，該機的研制成功將成為礦山機械方面的一項重大成果，填補了我國鑿巖機方面的空白。在該產品的設計開發(fā)過程中，最關鍵的技術就是該機的力學計算與靜動態(tài)應力測試。因為該機在各種復雜的工況下進行工作，十幾米長的多節(jié)懸臂要完成各種動作，除了機器本身的自重和懸臂所受的工作反力之外，還有鉆頭鑿巖的沖擊性荷載和運動產生的動荷載，要保證這個大型機器的正常工作，準確定位、各構件的強度和工作的穩(wěn)定性自然成為我們首要關心的問題。
就是在靜力測試的基礎上，采用通用有限元分析程序對該機伸縮臂部分進行強度分析。
TR1000型鑿巖機由于機器本身自重大，在其工作時伸縮臂部分要大跨度前伸，由此形成較大的靜彎矩和靜扭矩，同時伸縮臂要左右上下擺動由此形成動荷載，再加上巖壁的工作反力，以及鉆頭鑿巖的沖擊性荷載，這一系列沖擊性荷載對機器本身的強度和工作可靠性影響比較大，是設計過程中要考慮解決的首要問題，所以我們重點對機器的伸縮臂部分進行分析。伸縮臂為兩節(jié)伸縮式箱形臂，其計算簡圖如圖所示。各節(jié)臂之間可以相對滑動，靠它們搭接的上下滑塊來傳遞作用力�；颈�1根部與底座轉臺通過水平銷軸鉸接，且基本臂還與變幅液壓油缸鉸接，可實現伸縮臂在變幅平面內自由轉動。兩節(jié)臂的截面基本相同，呈封閉的矩形截面薄壁結構，如圖所示。
伸縮臂的設計計算通常的方法是將伸縮臂結構視為梁模型進行強度及剛度等方面的分析。但實際上，伸縮臂是由薄板對焊起來的箱形結構，為板殼模型。解決變截面板殼模型的受力問題，比較有效的方法是有限元法。我們采用功能強大的、技術上非常成熟的商用有限元軟件ANSYS為工具來進行計算、分析�；谏炜s臂的實際工況較多，限于篇幅，本研究僅以全伸臂工況為例(伸縮臂+滑梁全長L=11.03m)，介紹TR1000型鑿巖機伸縮臂結構有限元的分析過程。
各節(jié)臂的筒體由薄板構成，所計算工況左右對稱。利用ANSYS強大的造型功能，如:拉伸、移動、拷貝、布爾加減運算、粘接等，可方便地建模。
伸縮臂薄板采用板殼單元Shell63來離散。Shell63是一種4節(jié)點線彈性單元，它遵循基爾霍夫假定，即變形前垂直中面的法線變形后仍垂至于中面，而且這種單元可以同時考慮彎曲變形及中面內的膜力，比較符合伸縮臂的實際受載情況。兩節(jié)臂之間連接的滑塊、伸縮臂與滑梁連接部分以及基本臂根部約束部位受力比較集中，選擇實體單元10節(jié)點3D Solid92�？紤]到每節(jié)臂之間都有搭接部分，若是每塊板逐個進行網劃分，效率低下，容易出錯，為此我們先在實體模型上指定屬性，即賦予所有實體需劃分的單元、材料屬性、實常數等，然后有程序一次性對所有板、塊進行網格劃分，同時也避免了在網格劃分操作中重復設置屬性。若是對某些網格形狀不滿意，還可以對這部分重新進行劃分，因為重新劃分時，可以刪除已有的網格，但不會刪除所指定的屬性。在整個網格劃分過程中，可以手動控制單元邊長，也可以采用自由(free)及映射(mapped)方式劃分。本文在網格單元劃分時采用手動控制單元邊長，這樣可以控制單元形狀盡可能規(guī)則，避免形狀畸形。最終形成伸縮臂的有限元網格規(guī)模：節(jié)點數30058個，單元數35751個，其中板單元13375個，實體單元22376個。
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