平地机焊接部件设计方法、鞍架组件以及平地机与流程

本发明涉及平地机领域，具体涉及一种平地机焊接部件设计方法、鞍架组件以及平地机。

背景技术：

1、平地机是土方工程中用于整形和平整作业的主要机械，也是国防工程、矿山建设、道路修筑、水利建设和农田改良等施工中的重要设备，尤其近几年在矿山建设中，是一款不可替代的产品。面对矿山硬石、路面平整形变化大等恶劣环境，重载作业施工时，平地机容易出现结构件开裂现象，影响其正常施工，并对作业人员存在安全隐患。

2、现有技术中，由于平地机缺少有效的长寿命设计方法，设计人员往往通过加大尺寸以提升其寿命，造成整车重量偏重，影响作业效率。

3、随着行业需求的不断提高，目前也有采用仿真进行设计的趋势。具体来说，在对平地机结构进行设计时，设计人员利用软件建立有限元模型，根据设计载荷对建好的模型在静强度下进行仿真计算，然后提取仿真结果中的数据，主要是提取危险处的应力，将提取到的应力与设计时的许用应力进行比对。如果不满足要求，则需要对危险区域加强处理，并再次进行仿真分析，直至达到许用应力要求。

4、发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：在静强度状态下，对平地机结构进行仿真计算，考虑的因素少，所得到的设计结构不能真实对应平地机的实际工作环境，所以不能完成满足矿山恶劣工况，采用该设计方法得到的构件，在使用过程中还会发生开裂现象。

技术实现思路

1、本发明提出一种平地机焊接部件设计方法、鞍架组件以及平地机，用以提高平地机焊接部件的设计效率和产品性能。

2、本发明实施例提供了一种平地机焊接部件设计方法，包括以下步骤：

3、步骤s100、根据第一危险部件的受载情况和结构形式，设计制造相应的焊接接头，并获取所述焊接接头在不同应力水平的循环次数；其中，所述焊接接头的结构形式包括以下其中一种：t型焊接接头、搭接焊接接头、对接焊接接头、角接焊接接头；

4、步骤s200、获取所述焊接接头的参数；所述参数包括以下至少其中之一：板材厚度尺寸、板材长度尺寸、板材宽度尺寸、焊接尺寸以及载荷数据；

5、步骤s300、根据所述焊接接头的参数，建立所述焊接接头的有限元模型；

6、步骤s400、根据所述焊接接头的有限元模型，计算所述焊接接头危险区域的应力幅值；

7、步骤s500、根据所述焊接接头在不同应力水平的循环次数以及所述焊接接头危险区域的应力幅值，建立所述焊接接头的疲劳特性曲线，并以所述焊接接头的疲劳特性曲线作为所述第一危险部件的疲劳特性曲线；

8、步骤s600、建立所述第一危险部件所属的平地机的有限元模型，并获取所述平地机的有限元参数；所述有限元参数包括所述平地机的各个部件的应力水平；

9、步骤s700、根据所述平地机的有限元参数、所述平地机的作业载荷谱以及所述第一危险部件的疲劳特性曲线，对所述第一危险部件进行寿命评估，并获取所述第一危险部件的危险区域的使用寿命；

10、步骤s800、以所述使用寿命为目标参数，优化所述第一危险部件的有限元模型，直至所述使用寿命满足设计要求；

11、步骤s900、根据优化得到的第一危险部件的有限元模型，设计第二危险部件的整体结构，以得到所述第二危险部件。

12、在一些实施例中，步骤s100中，所述设计制造相应的焊接接头，并获取所述焊接接头在不同应力水平的循环次数包括以下步骤：

13、加工制造得到所述焊接接头；

14、将所述焊接接头焊接在实际所需要焊接的位置；

15、对所述焊接接头进行试验，试验频率低于5hz，以得到所述焊接接头在不同应力水平的循环次数。

16、在一些实施例中，步骤s400中，计算所述焊接接头危险区域的应力幅值s，具体包括以下步骤：

17、根据公式lg(s)＝-hlg(n)+lg(cd)计算所述焊接接头在不同载荷下的应力幅值s；其中，n为循环次数，s为应力幅值，h为常量，cd为常量。

18、在一些实施例中，步骤s500中，建立所述焊接接头的疲劳特性曲线具体包括以下步骤：

19、以所述焊接接头的在不同应力水平的循环次数的对数为横坐标，以所述焊接接头危险区域的应力幅值的对数为纵坐标进行线性拟合，获取线性方程，该线性方程为实际焊接工艺下的所述焊接接头的疲劳特性曲线。

20、在一些实施例中，平地机焊接部件设计方法还包括以下步骤：

21、加工制造设计得到的所述第二危险部件。

22、在一些实施例中，所述第二危险部件为加强筋组件。

23、本发明实施例还提供一种鞍架组件，包括：

24、鞍架主体；以及

25、加强筋组件，所述加强筋为按照本发明任一技术方案所提供的平地机焊接部件设计方法得到，所述加强筋组件与所述鞍架主体焊接固定。

26、在一些实施例中，所述加强筋组件的数量为多个，多个所述加强筋组件相对于所述鞍架主体的长度方向的中心线对称布置。

27、在一些实施例中，所述加强筋组件包括：

28、第一筋板，与所述鞍架主体的主板平行；

29、第二筋板，与所述鞍架主体的主板平行，且与所述第一筋板间隔布置；以及

30、连接筋板，与所述第一筋板和所述第二筋板均固定连接。

31、在一些实施例中，所述第一筋板和所述第二筋板均被构造为弧形板，且折弯半径均与所述鞍架主体的主板的折弯半径相同。

32、在一些实施例中，所述第一筋板的水平投影均为三角形，和/或，所述第二筋板的水平投影为三角形。

33、在一些实施例中，所述第一筋板和所述第二筋板各自包括：

34、第一棱边，与所述鞍架主体焊接固定；

35、第二棱边，一端与所述第一棱边相连接，且与所述鞍架主体焊接固定；以及

36、第三棱边，与所述第一棱边、所述第二棱边均相连，所述第一棱边、所述第二棱边和所述第三棱边组成封闭的轮廓；所述第三棱边包括弧形段以及位于所述弧形段两侧的第一直线段和第二直线段，所述第一直线段与所述第一棱边相连接，所述第二直线段与所述第二棱边相连接。

37、在一些实施例中，所述第一棱边和所述第二棱边的相交处设置有倒角。

38、在一些实施例中，所述连接筋板包括：

39、第一侧边，与所述第一筋板固定连接；

40、第二侧边，与所述第一侧边相邻，且所述第一侧边被构造为内凹的弧线；

41、第三侧边，与所述第二筋板固定连接，且与所述第二侧边相邻；以及

42、第四侧边，与所述第一侧边和所述第三侧边均相邻，且所述第三侧边被构造为内凹的弧线；

43、其中，所述第一侧边、所述第二侧边、所述第三侧边和所述第四侧边组成封闭的轮廓。

44、本发明实施例还提供一种平地机，包括本发明任一技术方案所提供的鞍架组件。

45、上述技术方案提供的平地机焊接部件设计方法，其基于已经在使用的第一危险部件进行优化设计，得到使用寿命符合设计要求的第二危险部件。在第二危险部件设计过程中，采用平地机的有限元参数、平地机的作业载荷谱以及第一危险部件的疲劳特性曲线共同对第一危险部件进行使用寿命评估，并以使用寿命为参数对第一危险部件的有限元模型进行优化，直至得到危险区域的使用寿命满足设计要求的第二危险部件。所以，最终得到的第二危险部件耐用、使用寿命长，有效降低了第二危险部件在使用过程中的开裂现象，提高了焊接部件的使用寿命。