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凿岩台车臂座受力分析及结构优化
汇报人：
2024-01-20
CATALOGUE
目录
引言
凿岩台车臂座结构概述
凿岩台车臂座受力分析
凿岩台车臂座结构优化
凿岩台车臂座结构优化前后对比分析
结论与展望
01
引言
凿岩台车是矿山、隧道等工程中重要的施工设备，其臂座是连接车身和凿岩机的关键部件，承受着复杂的载荷和工作环境。
臂座受力状态直接影响凿岩台车的稳定性、安全性和工作效率，对其进行受力分析是确保设备正常运行和延长使用寿命的必要手段。
随着工程技术的不断发展和施工要求的提高，对凿岩台车臂座的结构优化和性能提升具有重要意义。
在结构优化方面，研究者通过改变臂座材料、截面形状、连接方式等手段，提高其承载能力和抗疲劳性能。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，凿岩台车臂座的受力分析和结构优化将更加精确、高效。
国内外学者在凿岩台车臂座受力分析方面开展了大量研究，主要采用有限元分析、试验测试等方法。
本研究采用有限元分析方法，建立凿岩台车臂座的精细化模型，对其进行静力学和动力学分析。
基于受力分析结果，采用拓扑优化、形状优化等方法对臂座结构进行优化设计，提高其承载能力和抗疲劳性能。
通过试验测试验证有限元模型的准确性和可靠性，为后续的结构优化提供基础数据。
对优化后的臂座进行再次分析和测试，验证优化效果并评估其在实际工程中的应用前景。
02
凿岩台车臂座结构概述
03
缓冲装置
为减小凿岩冲击对臂座的影响，常在连接部件处设置缓冲装置，如橡胶垫、减震器等。
01
主体结构
凿岩台车臂座主体通常采用高强度钢板焊接而成，具有良好的承载能力和稳定性。
02
连接部件
臂座通过连接部件与车架、凿岩机等设备相连接，实现力的传递和稳定支撑。
臂座作为连接车架和凿岩机的关键部件，承载着来自凿岩机的冲击力和振动力，并将其传递至车架。
承载与传递
缓冲与减震
调整与定位
通过缓冲装置吸收和减小凿岩冲击对臂座和车架的影响，保证设备的稳定性和安全性。
臂座可调整角度和位置，以适应不同角度和位置的凿岩作业需求。
03
02
01
凿岩机在作业时产生巨大的冲击力，直接作用于臂座上，要求臂座具有足够的强度和刚度。
冲击力大
凿岩过程中产生的振动力会导致臂座和车架的振动，影响设备的稳定性和使用寿命。
振动力强
臂座不仅承受垂直方向的冲击力和振动力，还承受水平方向的剪切力和扭矩等复杂受力。
受力复杂
03
凿岩台车臂座受力分析
臂座结构在静态载荷下的应力分布
01
通过有限元分析，确定臂座在不同工况下的应力集中区域和最大应力值。
臂座结构的刚度分析
02
评估臂座在静态载荷下的变形情况，包括整体变形和局部变形。
臂座结构的稳定性分析
03
研究臂座在静态载荷下的稳定性，以防止结构失稳或崩塌。
臂座结构在动态载荷下的响应分析
通过模态分析和振动响应分析，了解臂座在不同频率和振幅下的振动特性。
臂座结构的冲击载荷分析
评估臂座在凿岩过程中受到的冲击载荷，以及其对结构的影响。
臂座结构的疲劳分析
研究臂座在周期性载荷下的疲劳寿命，预测其疲劳裂纹萌生和扩展情况。
针对疲劳寿命预测结果，对臂座结构进行优化设计，提高其疲劳强度和疲劳寿命。例如，通过改变结构形状、增加加强筋或采用高强度材料等措施来优化结构。
臂座结构的疲劳优化设计
了解材料的疲劳强度、疲劳极限以及疲劳裂纹扩展速率等关键参数。
臂座材料的疲劳性能研究
基于材料的疲劳性能和结构的受力情况，建立疲劳寿命预测模型，对臂座的疲劳寿命进行准确预测。
臂座结构的疲劳寿命预测
04
凿岩台车臂座结构优化
03
降低臂座重量，实现轻量化
01
结构优化目标
02
提高臂座刚度，减少变形
确保优化后的结构满足制造工艺要求
控制优化成本，提高经济效益
拓扑优化
通过去除或减少材料，实现结构轻量化
形状优化
调整结构形状，改善应力分布和刚度
尺寸优化：优化结构截面尺寸，提高承载能力和疲劳寿命
1
2
3
结构优化步骤
建立臂座有限元模型，进行静力学和动力学分析
根据分析结果，确定结构优化区域和目标
采用拓扑优化、形状优化和尺寸优化方法，对臂座结构进行优化设计
对优化后的结构进行仿真验证和性能评估
01
应力分布更加均匀，疲劳寿命提高25%
02
结构优化评价
03
优化后的臂座结构满足连接强度和稳定性要求
05
凿岩台车臂座结构优化前后对比分析
刚度提升
优化后的臂座结构在刚度上有了显著提升，能够更好地抵抗变形，保证了凿岩台车在工作过程中的稳定性和安全性。
强度增强
通过结构优化，臂座的强度得到了增强，能够承受更大的载荷和冲击力，减少了结构损坏和故障的可能性。
疲劳寿命延长
优化后的臂座结构在疲劳寿命方面有了显著的提升，能够更长时间地保持良好的工作状态，减少了维修和更换的频率。
优化后的臂座结构提高了凿岩台车的整体安全性，减少
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