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頂推梁是推土機前工作裝置的關鍵部件，在結構上應能有效地保證推土鏟實現(xiàn)各種作業(yè)位置，并能滿足強度、剛度和耐磨性的要求。地面作用于行走機構的強大推力，經(jīng)頂推梁傳遞到推土板，該載荷隨機、復雜且動載系數(shù)較大。目前大型推土機的頂推梁基本上有兩種結構型式：一種是適用于回轉式推土鏟的拱形鋼架；另一種是適用于直線型固定式推土鏟的直線形鋼架，從強度分析的結構力學觀點來看，在相同頂推力作用下，直線形鋼架的受力情況比拱形鋼架好，實際應用中大型推土機多采用固定式推土鏟及直線形鋼架。
此次研究的研究對象為該類型，所研究的頂推梁與推土鏟用橫拉桿連接，此時推土鏟的橫向力只由橫拉桿承受，不會導致頂推梁過于笨重，應力狀態(tài)也不復雜。針對大型高驅動履帶推土機前工作裝置，建立其動態(tài)分析模型，并將分析對象—頂推梁建立柔性分析體，考慮動力系統(tǒng)及作業(yè)裝置反饋到被分析對象的動態(tài)極限載荷，分析頂推梁所受的應力及分布情況，進而根據(jù)應力及分布特點，優(yōu)化頂推梁結構，以提高其強度及優(yōu)化其性能。
推土機的頂推梁作為其前工作裝置關鍵承力部件之一，其使用性能影響整個推土機的性能。對于進行塊狀礫石作業(yè)的大型推土機，作業(yè)料堆中的塊狀礫石進入頂推梁與機體間側隙情況時有發(fā)生，從而造成頂推梁側向受礫石動態(tài)擠壓受力，實際作業(yè)中常出現(xiàn)由于上述原因造成的頂推梁變形破壞，如圖所示。被分析頂推梁的材料為Q460，密度為7850kg/m3，屈服極限為460MPa。前工作裝置的三維模型如圖所示，設定頂推梁與推土板和履帶架兩連接點分別為A，B，據(jù)頂推梁實際破壞情況，測得其破壞受力中心區(qū)域的位置在D點，三點的位置關系如圖所示，D靠近B端，實測AD段長度為2490mm，DB段長庶為1635mm。
推土機作業(yè)以黑云變粒巖為對象，該礦石致密堅硬，其抗壓強度一般為147-196MPa，平均為171.5MPa，分析時采用最大值196MPa。鑒于頂推梁受載面積大小具有隨機性，分析中假定受載面積為以D為中心的方形區(qū)域，且面積大小分別為4，20c耐兩種工況，側向單位面積作用載荷漸變，逐漸增大至最大值。兩工況分別模擬巖石的一角、巖石的一個側面擠壓推土機的頂推梁，所需加載載荷極值經(jīng)計算可知分別為78.4，392.0kN。在前工作裝置動態(tài)系統(tǒng)中，將頂推梁柔性化，將計算的載荷依照工況施加在頂推梁的內側側向進行有限元仿真分析。
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