井下膠輪車車架加強筋結構分析

張娜

（山西天地煤機裝備有限公司，山西 太原 030006）

井下電驅動無軌膠輪車質量過大，需要足夠的動力才能實現其應有的機動性，在不穩定的路面行駛時，車架結構易出現變形、開裂等損傷[1-2]。本文通過實驗和有限元分析方法，對比不同類型加強筋結構的應力和應變情況，得到較合適的加強筋結構，為設計人員對礦用車輛車架安全設計提供一定的參考依據。

1 加強筋有限元仿真分析

三維模型建立：

利用Solidworks 軟件建立一礦用電驅動膠輪車車架的加強筋三維有限元模型，其尺寸圖如圖1 所示，三種加強筋長度均為600mm。

圖1 U 型、T 型、L 型三種不同的加強筋模型

分別進行加強筋網格劃分、邊界條件的施加及接觸設置得到3 種不同類型的加強筋的靜力學強度分析計算結果如下：T 型筋計算結果：

從T 型筋的變形圖2 和表1 中可以看出，加入T 型筋板后車架最大變形處在頂板上，最大變形量為3.5969mm。

圖2 T 型筋靜力學計算結果

表1 T 型筋計算結果

U 型筋計算結果：

從U 型筋的變形圖3 和表2 中可以看出，最大變形處也在頂板上，最大變形量為3.4128mm。

圖3 U 型筋靜力學計算結果

表2 U 型筋計算結果

L 型筋計算結果：

從L 型筋的變形圖4 和表3 中可以看出，最大變形處在L型筋上，最大變形量為6.2975mm。

圖4 L 型筋靜力學計算結果

表3 L 型筋計算結果

2 加強筋應力載荷測試

為便于將有限元分析結果進行對比，設計了簡單筋板結構的應力測試系統，實驗原件有：車架試驗板件、支撐板，支撐板的目的是做筋板的支撐，支撐板有足夠空間容納試件和加強筋的變形，T 形筋模型如圖5 所示。其它兩種加強筋模型與之相似。

圖5 車架與加強筋耦合模型圖

實驗中選擇多個測試點，在頂板的中間位置容易發生較大變形，因此在中間位置布置4 個應變片，均位于頂板的底部，在頂板兩端分別布置2 個應變片，共8 個測點，測點布置如圖6 所示。其余兩種加強筋試件測點布置與T 型筋相同。

圖6 測點分布圖

本次試驗最大施加載荷為4.3t。

表4 3 種加強筋實驗測試結果應變值對比

從仿真和實驗測試的結果可以看出：U 形筋變形最小；T 型筋變形其次，有限元模型中T 型筋為一體的，實驗中使用的T型筋是橫縱板焊接起來的，焊接件幾乎沒有圓弧過度，如果不是焊接的也是一體的，實驗效果會比現在結果更好些。L 形加強筋變形最大，L 型筋是一體筋，橫豎板部分有較大的圓弧過度。

3 結論

本文通過采用實驗和有限元分析對比，從三種不同的加強筋模型中，選擇性能最優的T 型加強筋，不僅能增強該礦用車的剛性和強度，在一定程度上還能減少材料浪費，并為后續其它車架結構的強度輔助設計提供一定的參考。