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装载机的动力学仿真与装载仿真
<客户信息>
• 客户名称:东洋物产企业(株)
• 主要产业:装载机,联合收割机,插秧机开发
• 公司位置:忠南公州市禹城面上西里222-3
<项目>
• 非圆齿轮等驱动复杂零件的设计
• 分离针的移动轨迹分析
• 零件强度分析的载荷条件计算
• 车辆及零部件的动态特性仿真
• 获取装载的动态特性并收集基础资料
• 应对转向架轴的破损问题
<使用的产品>
• RecurDyn/Professional
• RecurDyn/FFlex
<使用的产品功能>
• Import (Professional)
• Merge Body (Professional)
• Creating Bodies, Joints, Forces (Professional)
• Analysis Type: Dynamic (Professional)
• Request (Professional)
• Contour (FFlex)
<效果>
• 比较车轴破损问题的试验及仿真结果,验证模型的可行性
• 定量掌握设计变更后的车轴强度是否得到改善,以加强损坏部位
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在本案例中,利用RecurDyn进行了动力学仿真和加载仿真,以实现装载机的加载和转向架轴仿真。动力学仿真非圆齿轮等驱动复杂零件的设计;进行分离针的移动轨迹分析,以进行零件强度仿真的载荷条件计算,车辆及零件的动特性仿真,加载仿真研究了装载机的动特性并收集相关资料,应对全车轴损坏问题。
Case Study
1)
工作载荷分析
在对工作载荷分析仿真建模之前,对工作载荷进行了分析。
» 普通装载机作业时
作业负荷中斗容量为0.417 m3,淤泥密度为1900kg/m3,作业载荷为斗容量X
淤泥密度=790k=7760N。
» 冲击发生时
2)
RecurDyn建模
① 将三维模型转换成step文件后,在RecurDyn上进行了Import;(465个零件)
② 利用Layer功能实现了必要部分的保留,删除仿真不需要的部分;(124个零件)
③ 利用MergeBody进行大块划分和赋名;(15个零件)
3)
Constraint设置
约束条件为RevolutionJoint:18,TranslationJoint:4,FixedJoint:1,并将Motion设置为 TranslationJoint.然后使用TranslationalForce将淤泥负载输入FY:7760N。
4)
对左右液压缸的仿真结果
仿真解是利用输入缸套位移计算的反力(reactionforce),进行了各轴悬挂载荷的计算。因为是以负载为中心赋予的,所以每个对称的构件所承受的载荷都是相同的。
结果显示液压缸左右不会出现相同的载荷, 载荷倾斜到一边,这个现象是由Rigid模型假设为理想刚体(Rigid)而出现的,一边的液压缸以微小的差异,另一边液压缸没有受到反力而跟随的现象。
5)
进一步建模和仿真
输入液压缸的Motion时,加入刚性大的弹簧模型,将刚体模型改为柔性体.即,总载荷均匀分布在两侧缸内,从而进行了仿真。
6)
工作载荷和冲击载荷仿真
» 工作载荷仿真
斗中的淤泥重量使液压缸1和2的载荷值一起增加,之后负载的值上升。在卸土过程中,缸体1的载荷值大大增加后又下降了。
» 冲击载荷
装载机各部分所承受的上限载荷是由前方的Digging Impact引起的,冲击载荷约为普通装载机工作的2倍以上。
7
)
加载载荷仿真和加载强度仿真
» 加载载荷分析
利用Request功能,以相对坐标系为基准,考虑各构件的受力方向,慎重确定,并重新进行了验证。
» 加载强度仿真
利用计算出的载荷条件,进行了构件的强度仿,探讨了其薄弱之处及过设计部分。
8) Nodal Flex建模
用NodalFlex仿真转向架轴,利用Nastran生成有限元模型后用RecurDyn进行了Import。 利用的节点约3000个左右,在接头连接处共享节点,观察了其应力及应变率。
9 ) 转向架轴仿真及结果
10) 设计加固验证
»效果
通过本案例,通过对转向架轴破损问题的试验及仿真结果进行比较,验证了模型的可行性,并利用模型定量地得出了设计加固后的转向架轴强度。
* 本内容是对2009 RecurDyn User’s Conference发布资料的整理。