地下铲运机是地下采掘作业的主体设备，工作装置是铲运机直接承受工作载荷的主要构件，而举升臂是工作装置中的重要构件，其结构强度直接影响到铲运机的可靠性和工作性能。
      铲运机实际作业过程中，常常由于铲斗偏铲或物料的不均匀性，使得铲斗受到非对称载荷作用。在极限偏载作用下，举升臂的变形对其强度产生决定性影响。在偏载工况下，工作装置中对称的铰接点受力不尽相同，此时如果仍按多刚体系统来建模，则会造成冗余约束，仿真与实际不符。此外，由于2个举升油缸进油管和出油管分别相连通，所以2油缸的举升力始终相等。已有学者对装载机举升油缸处理方法进行研究：范文杰运用ADAMS中的液压模块模拟动态油缸，但稍显繁琐；成凯、范文杰等在ANSYS中用杆和梁单元来模拟油缸，但只模拟了静态油缸有限元分析。目前尚未发现运用类似方法对铲运机进行相应研究的文献。
      利用ANSYS为ADAMS提供举升臂柔性体，在ADAMS中其他构件采用刚性体，建立工作装置的刚柔体混合模型，并基于杠杆原理对双油缸举升机构进行结构简化来模拟动态油缸，避免使用液压模块而使问题复杂化。进行偏载工况下的动力学仿真，获取载荷数据，再返回ANSYS中计算举升臂的强度，为改进设计提供参考。
      正转六杆铲运机工作装置包括举升臂、铲斗、连杆、摇臂、倾翻油缸及举升油缸(见图1)。铲运机工作过程由以下工况组成。
      (1)插入工况铲斗放置于地面，斗尖触地，斗底板与地面呈30-50倾角，开动铲运机，铲斗插入料堆。此过程倾翻油缸和举升油缸都处于闭锁状态，可认为此过程铲斗斗刃只受水平插入阻力作用。
      (2)铲装工况铲斗插入料堆后，操作倾翻油缸，转动铲斗铲取物料，待铲斗口翻至近似水平为止。此过程保持举升油缸闭锁。可认为此过程铲斗受垂直掘起阻力和物料重力的作用。
      (3)重载运输工况铲装工况后，所有油缸均闭锁，然后驱动铲运机驶向卸载地点。
      (4)举升工况保持倾翻油缸闭锁，操作举升油缸，将举升臂升至某卸载高度，准备卸载。
      (5)却载工况举升油缸闭锁，操作倾翻油缸翻转铲斗卸料。
      (6)复位工况铲斗物料卸载干净后，举升油缸缩回，下放动臂，使铲斗恢复至运输位置。
      工作装置所用钢材为Q345，Q345的弹性模量为2.06e11 Pa，泊松比为0.29，密度为7 800 kg/m3，屈服极限345 MPa。
      从三维建模软件将举升臂以Parasolid格式导入到ANSYS中，采用SOLID45单元划分网格，见图。
      在各铰接中心建立关键点，用MASS21单元进行划分，作为ANSYS与ADAMS的接口点(7个)。将接口点与其周围铰孔面上所有节点用刚性连接，进行模态分析，获得MNF模态中性文件。
      由于铲运机在工作过程中举升臂所受激振力的频率不太高，只有较低的固有频率才可能与激振频率相同或接近，产生共振现象，故在进行举升臂模态分析时可只取前40阶模态，表列出了前12阶举升臂在ANSYS与ADAMS环境下的固有频率，对比两者，误差很小，数据交换无误。

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