STUDY OF A FATIGUE FRACTURE ON EXCAVATOR ARM AND BUCKET CONNECTING PIN BY USING FINITE ELEMENT METHOD

Year 2011, Issue: 026, 109 - 116, 15.12.2011

Mehmet Alper Demiralp Erol Türkeş

Abstract

In this study,
Hitachi EX1200 model which is used in Kutahya Seyit Omer Lignite Enterprises
with a capacity of 5m³ excavators bucket-arm connecting pins over
time due to fatigue under shock loads of the same parts of the excavator’s
bucket and arm link pin is pulled out fatigue strength are investigated. Three-dimensional
finite element model is developed for the pins which are made of case hardening
steel SAE 8620. With this model the desired locations on the excavator bucket
and the arm connecting pin equivalent Von Misses stress distribution were
calculated. Excavator bucket of fixed size cyclic loads are exposed to the
assumption that fatigue failure of the pin. Design enhancement solution were
proposed to increase the fatigue life of the pin.

 

Keywords

Excavator, Pin, Finite Element, Fatigue Fracture

EKSKAVATÖR KOL VE KEPÇE BAĞLANTI PİMİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE YORULARAK KIRILMASININ İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, Kütahya Seyit Ömer Linyit İşletmelerinde kullanılan Hitachi EX1200 model 5m³ kapasiteli ekskavatörlerin kepçe-kol bağlantısını sağlayan pimlerinin zamanla darbeli yükler altında yorulmaya bağlı olarak aynı yerlerinden kırıldıkları dikkat çektiğinden ekskavatörün kepçe ve kol bağlantı piminin yorulma dayanımı incelenmiştir. SAE 8620 sementasyon çeliğinden imal edilmiş olan pimler için üç boyutlu sonlu elemanlar modeli geliştirilmiştir. Bu model ile ekskavatör kepçe ve kol bağlantı pimi üzerinde istenilen düğümlerde eşdeğer Von Misses gerilme dağılımı hesaplanmıştır. Ekskavatör kepçesinin sabit büyüklükte çevrimsel yüklere maruz kaldığı varsayılarak pimin yorularak kırılması incelenmiştir. Test ve analizlerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış, pimin yorulma ömrünün arttırılması için tasarım önerilerinde bulunulmuştur.  

Keywords

Ekskavatör, Sonlu Elemanlar, Yorulma kırılması

References

• [1]. Oyman, Ö.V., “Ekskavatör Kollarının Tasarımı”, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 82s, 2005.
• [2]. Dağ, S., Fıçıcı, F., Geniş, K., “İş Makinelerinde Kırılma ve Yorulma Problemlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle İncelenmesi”, Mühendis ve Makine, Cilt: 48, Sayı: 571, 3-5s, 2007.
• [3]. Shigley, J., Mischke, C.R., Budynas, R.G., “Mechanical EngineeringDesign” McGraw Hill, Singapore, 2004, 325-327 s.
• [4]. Sanford, R. J., 2003, “Principles of Fracture Mechanics” Prentice Hall,NewJersey, 51-115s.
• [5]. Hitachi Ex1200-5c Kullanıcı El Kitabı ve Teknik ve Katoloğu.
• [6]. Uğuz, A., 1996, “Kırılma Mekaniğine Giriş”, Uludağ Üniversitesi Basım Evi, 160s.
• [7]. Mekanik Özellikler www.efunda.com
• [8]. Babalık F.C., Ocak 2008, “Makine elemanları ve Konstrüksiyon Örnekleri”, Umut Kitabevi, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 70s
• [9]. Prof. Dr. Tekin E., 1992, “Mühendisler için Çelik Seçimi”, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, yayın no : 119, Ankara, 47s