大噸位自卸車作為露天礦山的主要運(yùn)輸工具，因其載重大，運(yùn)輸效率高而被廣泛用于露天礦山上。大噸位自卸車在礦山非鋪裝路面運(yùn)行，工作環(huán)境惡劣，車架承受較大的沖擊載荷，長(zhǎng)期使用容易出現(xiàn)車架開(kāi)裂現(xiàn)象。

本文針對(duì)某型載重110t的大噸位礦用自卸車運(yùn)輸過(guò)程中的受載特性，采用無(wú)線動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀對(duì)自卸車車架進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試。結(jié)合自卸車車架的仿真分析結(jié)果及以往車架開(kāi)裂的故障位置，選取車架關(guān)鍵受力部位，布置了24個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試不同工況下車架各測(cè)試點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變情況，并對(duì)測(cè)試結(jié)果加以分析。

測(cè)試系統(tǒng)

本次測(cè)試采用電阻應(yīng)變法，儀器選用聚航科技生產(chǎn)的JHDY-W無(wú)線動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，體積小巧，使用時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備全軟件式操作，實(shí)時(shí)保存測(cè)量數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成報(bào)告，具有高精度、高采樣頻率的特點(diǎn)，能夠滿足自卸車車架動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試的要求。

測(cè)試點(diǎn)的選擇

本次自卸車車架動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試共選取24個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)編號(hào)1-24，測(cè)試點(diǎn)根據(jù)自卸車的結(jié)構(gòu)型式一般對(duì)稱選取，沿車架軸向，對(duì)稱編號(hào)。其中5與6號(hào)點(diǎn)對(duì)稱，9與10號(hào)點(diǎn)對(duì)稱，11與12號(hào)點(diǎn)對(duì)稱，15號(hào)點(diǎn)是后橋殼吊耳左上點(diǎn)，16號(hào)點(diǎn)是后橋殼吊耳右上點(diǎn)。具體位置描述如下：1-右縱梁前端外側(cè)面；2-左縱梁前端外側(cè)面；3-右縱梁前端下表面；4-左縱梁前段下表面；5-右縱梁龍門架處外側(cè)面；6-左縱梁龍門架處外側(cè)面；7-左縱梁龍門架后部外側(cè)面；8-左縱梁后軸處外側(cè)面；9-右縱梁后軸處下表面；10-左縱梁后軸處下表面；11-左縱梁后軸處內(nèi)側(cè)面；12-右縱梁后軸處內(nèi)側(cè)面；13-后部橫梁右吊耳處；14-后部橫梁左吊耳處；15-后橋殼左吊耳處；16-后橋殼右吊耳處；17-右后主減振器處；18-左后主減振器處；19-左縱梁尾部吊耳處；20-右縱梁尾部上表面；21-左縱梁尾部上表面；22-右縱梁后部上表面；23-左縱梁后部上表面；24-右縱梁龍門架后部外側(cè)面。

應(yīng)變片的粘貼、連接

應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量直接影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為保證應(yīng)變片粘貼牢固，先將測(cè)試部位進(jìn)行除污，用砂輪機(jī)去除車架表面油漆直至露出鋼材本體，再用240目的砂紙進(jìn)行打磨，使粘貼位置具有合適的粗糙度，使用502膠水粘貼應(yīng)變片，粘貼牢固后再用703硅膠涂在應(yīng)變片處進(jìn)行防塵防潮處理。

測(cè)試工況設(shè)定

動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試分別在自卸車空載和重載條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試不同運(yùn)行工況下車架的動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況。主要測(cè)試工況包括：加速行駛、勻速行駛、制動(dòng)、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎及凹凸環(huán)路面行駛等。

試驗(yàn)結(jié)果分析

自卸車按設(shè)定的工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空載工況試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，重載工況試驗(yàn)見(jiàn)表2，應(yīng)力分布情況見(jiàn)圖。

由表1和表2可知，試驗(yàn)過(guò)程中整體*大動(dòng)態(tài)應(yīng)力在重載運(yùn)行工況下的15號(hào)及16號(hào)點(diǎn)，其應(yīng)力值分別達(dá)到了211.0MPa、221.7MPa，15號(hào)點(diǎn)與16號(hào)點(diǎn)為主減振器與后橋殼連接部位，承受較大的沖擊力，故運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)變也相應(yīng)較大。

對(duì)比空載工況和重載工況試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)力分布情況，重載工況下車架的動(dòng)態(tài)應(yīng)力值明顯高于空載工況，空載工況產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)力值遠(yuǎn)低于車架鋼材的許用應(yīng)力，對(duì)車架疲勞壽命影響較小，因此，應(yīng)重點(diǎn)分析重載工況下車架的動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況。

對(duì)比不同工況下車架的動(dòng)態(tài)應(yīng)力值，凹凸環(huán)路面行駛時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)力較大，其他工況下動(dòng)態(tài)應(yīng)力值沒(méi)有顯著變化。因此，應(yīng)重點(diǎn)分析自卸車在凹凸環(huán)路面運(yùn)行產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。其中16號(hào)測(cè)試點(diǎn)重載工況下的應(yīng)力值水平較高，其*大應(yīng)力出現(xiàn)在凹凸環(huán)路面行駛時(shí)。后續(xù)研究可對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變過(guò)大的部位在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，以避免因應(yīng)力過(guò)于集中而影響車架的疲勞壽命。

總體來(lái)看，各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力值均遠(yuǎn)小于鋼材的許用應(yīng)力，車架安全系數(shù)較高。

總結(jié)

1. JHDY-W無(wú)線動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀可用于大噸位自卸車車架應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試，能夠滿足自卸車車架動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試的要求。

結(jié)合某型110t礦用自卸車在運(yùn)輸工況下的受載特性，通過(guò)布置應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試了自卸車在空載和重載兩種工況下車架的動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變情況，分析了測(cè)試結(jié)果，為車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。