关于动臂后端裂纹形成原因的分析减速电机配件螺旋桨压花辊拉伸膜机
关于动臂后端裂纹形成原因的分析
动臂作为挖掘机的易2、安全带拉力实验机的安全装置必须灵敏可靠损结构件,对整车的安全可靠性有着重要影响。无论是国产还是进口机型都有后端开裂的情况发生,现对22吨级、最大挖掘力为110KN的挖掘机动臂进行强度校核。
取一常见裂纹形成面加以分析,材质为16Mn,板厚为14mm,尺寸如图1:
(1)、由弯矩方程:σ=(M×y)/J,式中
J=∫F y2dF,dF及为阴影部分面积,(如图2)
经计算此端面的惯矩J=4.42×10m,把工网卡作装置假设为整体刚性件,由于履带长度和整车稳定性的影响,实现最大挖掘力时受力点到此截面的力臂不大于2.5m,所以M=110×10×2.5=2.75×10 NM,可得此处:
σ=2.75×10×0.186÷(4.42×10)=116MP<σ=231 MP
自吸泵表明此端面处可满足弯曲强度要求。
(2)、由剪应力方程:τ=(Q×Sz)/J×b,(如图3)
式中Sz为阴影部分面积到Z轴的静矩,由剪应力方程可知在中性轴(z轴)处剪应力最大,经计算端面的惯矩
J=4.42×10m,
Sz=1/2×b×1/4×h
=0.125×(364×442×442—336×414×414)×10=1.69×10m
所以:τ=110×10×1.69×10/(4.42×10×0.182)=45MP<τ=133 MP
表明此处可满足剪应力强度要求。
(3)、由扭转方程:τ=(M×r)/J,把此处结构近似为截面积相等的圆环形结构得:Jp=0.5×π×(R-r)=0.5×π×(298-284)×10
=2.17×10
假设铲斗在最大挖掘力挖掘时只有一个侧齿受力,铲斗宽为1100mm,则掘进机扭矩:M=110×10×0.55=6.05×10
所以τ=6.05×10×298×10÷(2.17×10)
=8.31MP<τ=133 MP
由此可见,表明此处可满足扭转强度要求。
综上所得,从设计角度来说,此处不应产生成型温度:300⑶30℃裂纹,后把动臂割开后发现,在此处有一块加强板,裂纹都在加强筋上,初步分析为加强筋造成此处刚度大,制约了侧板的变形,引起应力集中,造成应力破坏。由于动臂在拼焊过程中,先拼上盖板,再拼两侧板,最后拼下盖板搅匀试样,这就造成下盖板和内部的加强筋无法拼焊,动臂后端加强筋板和下盖板之间大约有几毫米左右的间隙,具体如附图4:
如此可见,该处筋板对上下盖板不起支撑作用,河虾养殖仅对两侧板起支撑作用,对动臂进行应力分析可得动臂在工作过程中主要受弯矩作用,在弯曲变形过程中侧板在靠近下盖板侧板焊道终点处(标记1处)造成应力集中,产生裂纹。
由此事可见,对于结构件的设计并不是越强越好,适当的降低其刚度有利于材料的塑性变形。不但能降低成本,而且能提高产品的性能。
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