排土机在露天矿开采工艺中起着重要作用,它能代替卡车将岩土高效、快速的转运至排土场。随着国内露天矿的发展,排土机的应用越来越广泛。目前排土机在使用过程中存在着排料臂振动幅度较大、转载处岩土冲击大,设备磨损及冲击破坏严重等问题。因此本文以4500t/h型排土机为研究对象,对排料臂输送系统相关零部件进行设计选型并建立相关模型;对排土机工作过程中排料臂输送系统展开研究,通过理论计算和软件仿真,求解了排料臂的振动特性;根据仿真结果对转载处缓冲支方案进行改进,提高了缓冲支承装置的缓冲性能;对转载溜槽进行改进,减小了岩土对排料臂的冲击,降低了排料臂的振动幅度,提高了设备的强度及寿命。对排料臂输送机零部件进行参数设计及选型,建立了输送带动力学模型;利用Soildworks建立排料臂相关部件的三维模型,并对排料臂受到的载荷及激励进行分析计算。利用ANSYS Workbench对排料臂的振动特性展开研究,求解典型工况下排料臂所受应力及变形量,经校核静力条件下排料臂强度和刚度都符合要求。以仿真结果为输入推导了排料臂挠度公式,为排料臂臂架设计提供理论基础。然后对排料臂臂架及输送机机架进行模态分析,求解其固有频率和各阶模态振型,结合激励分析讨论了排料臂臂架和输送机系统发生共振的可能性,找到了容易引起排料臂共振的频率。最后将风载荷和岩土冲击力简化成简谐载荷,结合模态分析结果进行谐响应分析,求解排料臂在简谐冲击作用下的稳态响应,结论是风载荷对排料臂振动影响较小,转载处岩土冲击力对排料臂振动影响较大,岩土冲击力对设备危害较大。本文对转载处缓冲支承方案进行改进,对装有缓冲托辊组的支承装置和装有缓冲床的支承装置进行对比分析,通过静力学分析、模态分析和谐响应分析,求解得到两种缓冲支承装置的静强度、刚度、固有频率及稳态响应指标,结果表明,装有缓冲床的缓冲支承装置缓冲效果更好且不容易发生共振,因此转载处缓冲机构采用装有缓冲床的缓冲支承装置。最后本文结合离散元技术,基于EDEM仿真软件,对转载溜槽装置进行改进。根据现场采集数据建立砾石颗粒模型,以Hertz-Mindlin接触模型为理论基础推导砾石颗粒对设备的冲击力公式。然后确定了溜槽设计原则,利用EDEM对原始转载站的岩土转运过程进行仿真分析,对不同腔型的溜槽在不同输送速度下的输送过程进行仿真,以仿真过程中排料臂输送机输送带受力平均值和标准差作为量化标准去评价不同溜槽在不同输送速度下的缓冲能力。最终确定了合适的腔型尺寸和输送速度,使输送带受力平均值从8588N降低至5558N,标准差从6539N降低至4699N,有效地降低了排土机转载处的岩土冲击。