机械5

悬臂式掘进机焊接型叉形架的强度校核 Stre
ngth check of welded fork frame of boom roadheader 摘要 掘进机是煤矿巷道开拓的重要设备。在掘进机工作过程中，安装在叉形架上的截割头连续旋转，在叉形架的摆动过程中，通过截齿实现的煤岩的破碎，进而实现对整个巷道截面的掘进。叉形架是掘进机完成截割工作的关键结构件，安装在机架的回转台上，截割电机、截割减速器以及连接二者的联轴器均安装在叉形架上，液压油管、配水管路、电缆等均从叉形架中穿过，因此叉形架结构复杂。此外，在截割过程中，叉形架在油缸推进作用下承受巨大的弯矩和扭矩，受力状态十分复杂。 本文以悬臂式掘进机的焊接型叉形架为研究对象，对采用组焊形式的叉形架进行结构强度计算，分析对比叉形架在横向摆动以及自上而下或自下而上的工作条件时，以及掘进机钻进时承受载荷的特点，校核叉形架的强度。主要内容有： 通过三维软件对掘进机焊接型叉形架进行设计。 通过掘进机的工作原理，研究叉形架受力情况并提取出各种典型工况。 计算各种工况下的受力情况，并通过计算机仿真模拟进行强度校核。 通过有限元分析找到叉形架设计的薄弱区并对其进行改进优化，然后进行对比分析。 叉形架是悬臂式掘进机截割部的重要零件，本文通过有限元分析对叉形架进行静应力分析，得出所设计叉形架结构的不足之处在盖板处，并通过增加上盖板厚度从30mm为40mm，进行再校核，得出改进方案可行。给掘进机截割部的设计提供了一定的参考价值。 关键词：悬臂式掘进机；焊接型叉形架；强度校核；有限元分析 目录 1绪论1 1.1选题背景1 1.2掘进机国内外发展1 1.2.1掘进机国外发展现状1 1.2.2掘进机国内发展现状2 1.3叉形架研究现状2 1.4本的研究主要内容和意义3 1.4.1本研究的主要内容3 1.4.2本研究的意义3 1.5本章小结4 2悬臂式掘进机5 2.1悬臂式掘进机主要机构及其作用5 2.2悬臂式掘进机工作特点6 2.3悬臂式掘进机优势及其分类6 2.3.1悬臂式掘进机优势7 2.3.2悬臂式掘进机分类7 2.4悬臂式掘进机在我国的应用及发展趋势7 2.4.1悬臂式掘进机在我国的应用7 2.4.2悬臂式掘进机的发展趋势8 2.5本章小结9 3悬臂式掘进机焊接型叉形架设计10 3.1 Solidworks功能介绍10 3.2掘进机截割机构组成及结构11 3.3掘进机叉形架设计12 3.3.1设计的原始数据及要求12 3.3.2确定加工方法13 3.3.3选择材料并设计13 3.4叉形架三维模型建立14 3.5本章小结16 4掘进机焊接型叉形架应力分析17 4.1 Solidworks有限元分析法步骤17 4.2有限元网格尺度的划分17 4.3叉形架典型工况提取21 4.3.1叉形架工作形式21 4.3.2叉形架典型工况提取22 4.4叉形架工作时的受力分析23 4.4.1叉形架在上下摆动时的静应力分析24 4.4.2叉形架在左右摆动时的静应力分析39 4.4.3叉形架在钻进时静应力分析46 4.4.4分析总结48 4.5叉形架结构改进49 4.5.1叉形架结构薄弱区的确定49 4.5.2结构改进及应力分析50 4.6本章小结51 5结论与展望52 5.1结论52 5.2展望52 参考文献54 致谢56