基于HyperMesh的挖掘机扶手结构优化设计

针对柳工某型挖掘机在使用破碎锤工况下持续反馈扶手断裂问题,用HyperMesh对扶手进行模态分析,得到扶手1~6阶模态振型。该型挖掘机破碎锤冲击频率为5.5~17.4 Hz,通过对比1~6阶模态振型,初步判断引起扶手断裂的模态振型。随后对扶手进行振动测试,发现断裂处位置的振动频率与其模态分析的1阶频率接近,验证了模态分析的准确性,确定扶手断裂的原因为其1阶频率与挖掘机破碎锤冲击激励频率发生共振,在频繁交变的受迫载荷作用下,安装在挖掘机上的扶手发生断裂。为进一步验证断裂原因,在挖掘机破碎锤工况下采集振动载荷谱,以此作为输入激励在HyperMesh软件中对扶手进行随机振动分析,得到扶手应力最大位置与实际断裂位置基本一致。为此,对扶手结构进行优化,并改变对扶手约束的固定方式,提高扶手的固有频率,解决了扶手在工作时与激励产生共振问题。优化后的扶手断裂折弯处应力下降53.6%,1阶模态频率提升21.1%。目前优化后的扶手已批量用于柳工某型挖掘机,已工作3000 h以上,未收到扶手断裂的反馈,扶手结构优化方法正确性。