目前,核电站在世界上已经运行了五六十年,为解决人类能源问题做出了很大的贡献,但核设施寿命是有限的。大量的核设施将陆续进入退役,因此需要防核辐射机械工具进行退役施工;运行中的核电站也有泄露事故发生,需要施工处理。核电站充满大量的辐射,如果施工或者防范措施不当,会对人体带来很大的伤害。因此,针对上述情况设立课题,主要任务是研制放射性环境下安全作业设备即防辐射挖掘机。对于本论文主要研究的是:挖掘机驾驶室放射性物质的屏蔽、钢铅板结构设计和驾驶室的结构力学性能分析。抗振防核辐射复合钢铅板,主要用于密闭挖掘机驾驶室。本论文主要研内容如下:(1)挖掘机驾驶室的放射性材料分析。目前,有很多可以防辐射的材料,包括高分子防辐射材料,而针对挖掘机要选用合适的防辐射材料,做到经济又能达到防辐射性能要求。材料选用工业纯铅,纯度为99%;厚度为22mm。(2)抗振高强度复合钢铅板的设计。铅块参数:长为1.8m,宽为1.6m,厚度为22mm,重量达到718kg;铅的硬度很低,易于变形。为解决问题,设计出复合钢铅板。钢板盒子里面壁上,焊接22个折弯钢片(筋板)。铸铅后通过加固折弯钢片,使铅与钢板紧密结合。(3)复合钢铅板的结合力实验。实验测出没有紧固折弯钢板时,铅板和钢板的结合力系数为389(N/m2);当有一个紧固折弯钢板时,结合力约为3553N/(个)。对于不同的钢铅板,焊接数量不等的紧固折弯钢板。(4)复合钢铅板的有限元分析。利用有限元分析软件对复合钢铅板进行拉伸模拟仿真,仿真结果与实验结果对比,分析误差在±8%之内,对不同的折弯角度进行分析,为设计提供数据参考。对复合钢铅板进行模态分析,谐响应分析等。对分析结果进行研究,挖掘机发动机怠速时激振频率为32.7~34.7Hz和钢铅板的模态频率44.2H,相差约为9.5Hz,不会发生共振;挖掘机正常工作时,激振频率为62.2Hz和钢铅板模态频率84.9Hz,相差约为22.7Hz,因此不会引起共振。(5)防辐射复合钢铅板驾驶室的有限元分析。复合钢铅板驾驶室整体分析:主要分为翻倾保护结构(roll.over protective structure)简称ROPS、落物保护结构(falling.object protective structure)简称FOPS和挠曲极限量(deflection.limiting volume)简称DLV,分析得出ROPS最大变形为14.4mm,小于空间距离262mm;FOPS最大变形为59mm,小于空间距离131mm,因此驾驶舱的变形不会侵入DLV内,保证了工作人员的安全。