贺雨田++吕彭民++牛选平

摘 要：为了研究液压挖掘机工作装置的结构强度对挖掘机使用寿命的影响，针对某大型液压挖掘机工作装置的结构特点，在对其结构简化的基础上，采用实体单元、板壳单元和梁单元联合建模方式，建立了液压挖掘机工作装置整体有限元模型。选择了三种典型工况进行了结构有限元分析，通过对不同工况下挖掘机工作装置的应力分析和疲劳强度评估，发现了该挖掘机工作装置静强度和疲劳强度不足部位，并提出了挖掘机结构优化改进建议。

关键词：挖掘机；工作装置；有限元模型；使用寿命

中图分类号：U415.51 文献标志码：B

Finite Element Analysis of Working Device of Large- sized Hydraulic Excavator

HE Yu- tian1，2， LU Peng- min1， NIU Xuan- ping3

（1. Key Laboratory of Road Construction & Equipment of MOE， Changan University， Xian 710064，

Shaanxi， China；2. Xian Special Equipment Inspection Institution， Xian 710065， Shaanxi， China；

3. World Heavy Industry （China） Co.Ltd.， Zhenjiang 212143， Jiangsu， China）

Abstract： Based on the structural features of the working device of a large- sized hydraulic excavator， the finite element model was simplified and established with solid elements， plane elements and beam elements， and the finite element analysis was carried out for three kinds of typical working conditions. Through stress analysis of the working device under different conditions， areas with insufficient static strength and fatigue strength of excavator were found， and advice for excavator structure optimization was proposed.

Key words： excavator； working device； finite element model； service life

0 引 言

对于挖掘机这样结构较为复杂、运动状态多变的工程机械而言，采用常规的解析法无法获得结构局部的应力应变分布和位移变化情况。通过有限元计算对工作装置结构强度进行评估是一种有效可行的办法。近年来，挖掘机不断向大型化方向发展，由于大型挖掘机的作业条件和工作环境较为恶劣，因此对其强度、刚度和可靠性等提出了更高的要求。

挖掘机工作装置是由动臂、斗杆和铲斗组成的开链杆件系统，它通过对各杆件位置的调整实现挖掘作业。为了获得挖掘机工作装置的应力分布，可以对动臂、斗杆、铲斗以及销轴等挖掘机的各个结构进行单独分析，但这种从整体中分离的局部计算往往受到边界条件和载荷的影响，当计算设置不合理时，会影响结果的准确性[1- 2]。……