装载机工作装置载荷识别模型与载荷测取方法

为了研究装载机铲装作业时所受外载荷大小及变化特性,根据铲斗铰点力与斗尖力关系建立工作装置外载荷识别模型。以国产LW900K装载机为试验样机,提出了三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法两种载荷制取方法,进行典型作业姿态下的载荷验证和铁矿粉物料下的载荷测试试验。结果表明:提出的三向力销轴传感器法和动臂截面弯矩法都能够准确获取外载荷识别所需要的铰点载荷,销轴传感器法结果精度高于动臂截面弯矩法;试验样机工作装置所受大载荷出现在物料铲掘和卸载时刻,测得卸料时的惯性冲击载荷峰值约为400kN;通过雨流计数得到外载荷合力的均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布。载荷测试和分析结果能够有效解决装载机工作装置外载荷难以获取的问题,为载荷谱编制和疲劳特性分析提供依据。     

装载机工作装置销轴载荷测试方法与试验研究

在分析装载机工作装置铲斗受力模型的基础上,针对动臂与铲斗销轴处的动态载荷测试问题,提出一种考虑装载机工作装置侧向力的销轴动态载荷测试方法,采用该测试方法可以准确获取动臂与铲斗铰接点处的销轴水平、竖直和侧向三个方向的动态载荷。在不改变工作装置受力特点的基础上,通过销轴传感器的设计与铲斗的结构改装建立了装载机工作装置销轴力动态测试系统,选取含有颗粒状铁矿石的原生土作为铲装作业工况,进行铲装试验测试,获得了动臂与铲斗铰接点处销轴三个方向的动态载荷变化。对实测数据进行了分析,结果表明:建立的销轴力动态测试系统能够准确地获得铰接点处销轴三个方向动态载荷;装载机工作装置动臂与铲斗销轴传感器测得的三个方向的动态载荷与铲装作业过程有密切的关系;首次获得了侧向力随铲装作业过程变化的动态载荷。这对于研究装载机工作装置的受力特性、载荷谱和疲劳性能具有重要的指导作用。     

装载机连杆载荷测试与载荷谱编制方法研究

为了研究装载机连杆载荷与疲劳可靠性试验所需载荷谱特性,提出一种连杆载荷测试与载荷谱编制方法。设计连杆力测试传感器,在大石方、黏土、砂子和小石方4种物料工况下进行连杆载荷测试试验。利用峰谷抽取和小波处理实现了实测数据的压缩编辑,通过雨流计数获得了合成工况下连杆载荷均值频次和幅值频次分别服从正态分布和三参数威布尔分布的拟合数学模型,且载荷均值分布和幅值分布相互独立,编制了连杆二维载荷谱和疲劳试验程序谱,为连杆结构疲劳可靠性分析提供依据。     

轮式装载机传动系载荷谱编制方法研究

为指导轮式装载机可靠性设计,提出一种轮式装载机传动系载荷谱编制方法。采用"五段法"测试了轮式装载机传动系载荷时间历程信号;通过频谱分析,确定载荷信号频率不超过1Hz的特征;按照"空载运行-铲掘装载-满载运行-卸载"四段的循环特征,对信号进行分割与合并,完成信号的平稳处理;通过雨流计数与工况合成法,获得载荷均值符合正态分布、幅值符合威布尔分布的特征,完成载荷幅值极值的统计推断;根据波动中心法,编制出了轮式装载机传动系各部件的八级载荷谱与程序加载谱。研究表明,轮式装载机传动系载荷信号可依特征分四段平稳处理,且具有显著的概率分布特征,编制的载荷谱符合装载机真实工况。     

装载机工作装置载荷数据模型与载荷谱编制

为了研究装载机工作装置载荷数据模型和载荷谱特性,以动臂板上截面弯矩为中间变量,确定工作装置当量外载荷。以LW900K装载机实测铰点载荷为依据,建立了核密度估计和参数分布估计两种当量外载荷数据模型,编制了疲劳试验载荷谱并进行了损伤验证。核密度估计模型和参数分布模型都能够获取工作装置载荷谱,参数分布模型载荷谱损伤结果明显偏小,核密度估计模型载荷谱损伤结果计算得到的焊接位置处疲劳寿命更接近疲劳设计寿命3×10~4h。结果表明:核密度估计模型获得的载荷谱损伤结果更接近实际,其以雨流矩阵为基础,能够弥补参数分布模型中分布拟合对低频数大载荷影响弱化的不足,更能反映被估计总体数据的真实特征。建立的载荷数据模型和编制的载荷谱结果为装载机工作装置疲劳寿命预测提供依据。     

装载机轴类零件载荷测试方法与试验研究

为获得装载机传动系轴类零件铲装作业的载荷时间历程数据,以装载机传动系统载荷传递原理和传感器设计理论为基础,研究了装载机轴类零件载荷多参数同步测试方法。针对装载机传动系统载荷谱测试的重点和难点,采用动态遥测技术解决狭小空间内载荷测试问题。构建了装载机轴类零件载荷信号采集系统,该系统包括半轴、传动轴转矩和转速参数,发动机转速参数以及挡位参数的采集。选择50型装载机作为试验样机进行铲装试验,获取了样机轴类零件铲装作业的载荷时间历程数据。试验结果表明,提出的载荷测试方法准确可行,具有很好的通用性,可以用于汽车、农用机械等轴类零件的载荷数据测试。     

基于雨流频次外推的ZLK50型装载机液压缸载荷谱编制

针对实际工况下ZLK50型装载机液压系统载荷谱编制方法的研究,构建了基于信号无线采集方式的液压缸多工况的测试方案,统计了转斗液压缸所受载荷的时间历程,根据"from-to"形式的雨流矩阵数据统计方法,提出了基于核函数估计的幅值雨流矩阵非参数频次外推方法,以此为据建立了转斗液压缸铲掘阶段八级程序载荷谱,并完成了ZLK50型装载机转斗液压缸全作业阶段的程序加载谱编制,为装载机液压缸疲劳寿命估计提供数据支撑。     

车身台架疲劳试验程序载荷谱研究

提出一种能简化加速车身台架疲劳试验的程序载荷谱编谱方法。基于试车场实测路谱准确获取车身连接点随机载荷谱,并简化为车身转矩载荷谱。应用雨流计数法和数理统计方法,得到均幅值载荷分布规律,其中均值服从正态分布,幅值服从威布尔分布;编制程序载荷谱并简化。应用有限元法和疲劳分析理论对车身疲劳寿命进行预测,从疲劳所用时间和行驶里程两个方面对危险部位寿命进行比较分析;结果表明,在车身连接点随机载荷谱和编制的程序载荷谱的作用下,车身的损伤分布及大小基本一致,验证程序载荷谱的有效性。所提出的编谱方法对其他车型的车身台架疲劳试验也有一定的应用和参考价值。     

装载机铲装过程试验分析及阻力研究

利用某额定载重量为5t的装载机,对碎石物料进行铲装试验,分析装载机铲装过程并对铲装阻力进行研究。将装载机加装位移传感器,测试装载机动臂、转斗油缸位移数据,导入Ncode软件,根据位移的变化,把装载机铲装过程分为铲斗放平、空载前进、插入、转斗、举升五个阶段;将装载机加装销轴传感器,测试销轴两向载荷数据,导入Ncode软件,根据载荷的变化,分析铲装过程中载荷变化,即铲装阻力的变化。与传统根据经验公式计算得到的铲装阻力[1]相比,试验获得的铲装阻力具有真实性和有效性的特点。铲装阻力数字化后,能为铲斗设计提供重要的评价指标,为整机能耗和效率的提升提供了重要的数据支撑。     

装载机半轴变均值、变幅值标准载荷谱制取方法

结合装载机分段作业特点,提出了装载机半轴变均值、变幅值标准载荷谱的制取原则与方法,解决了均值、幅值“归一化”问题,最终建立装载机半轴标准载荷谱。     

装载机驱动桥疲劳试验扭矩加载谱编制方法研究

为了使装载机驱动桥疲劳试验更加真实地反映装载机实际作业情况,研究了装载机驱动桥疲劳试验扭矩加载谱的编制方法。在扭矩加载谱的编制过程中,根据装载机驱动桥实际扭矩特性,提出了驱动桥疲劳试验时前传动轴正反转加载的方法,确定了前传动轴载荷谱的分级数、载荷循环阈值和疲劳试验时的转速。结果表明：依据前传动轴正反转加载的方法处理的等效效果与装载机实际作业情况相一致,很大程度地降低疲劳试验难度;疲劳试验时前传动轴转速的选择方法可使疲劳试验更加真实地模拟装载机实际作业情况;加载一个强化疲劳试验加载谱块需11.4 h,相当于装载机实际作业609.2 h,明显加快了驱动桥疲劳试验的进程。     

二维随机载荷作用下汽车螺旋弹簧疲劳损伤研究

提出了二维随机载荷谱外推的三种方法;对幅值服从形状参数α=1、位置参数ε=0的威布尔分布和均值服从正态分布的二维随机载荷的当量载荷的概率密度函数进行了推导,给出了概率密度函数的数学模型。以一款城市SUV为研究对象,采集试验场强化路面的载荷谱数据,提出了采用样本截断方法进行随机载荷谱参数估计的方法。参数检验结果表明,在中高载荷段,采用该方法可以很好地实现对所采集的载荷谱数据的拟合。采用载荷谱分级法对所采集的二维随机载荷进行外推,基于外推的载荷谱对疲劳损伤进行计算分析,研究了不同的载荷分级方法对疲劳损伤计算结果的影响。研究结果表明,当载荷谱幅值分级小于20级时,损伤计算会有较大误差,出现偏小的结果,载荷均值的分级影响相对要小于幅值的分级影响。     

车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法*

提出多载荷时间历程的外推方法,给出车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法。基于载荷时间历程的雨流计数矩阵,利用二维核密度估计方法(Kernel density estimation, KDE),提出在多载荷时间历程输入条件下的外推方法;应用平均应力修正公式、累积损伤理论和等效损伤准则,根据外推载荷数据,给出疲劳试验程序谱的编制方法;结合动车组车下设备线路测试数据对外推方法进行验证,编制了车下设备承载结构疲劳试验程序谱,并分别使用疲劳试验程序谱和振动测试数据对承载结构进行疲劳强度计算。数据外推结果表明：多载荷时间历程外推方法计算的损伤与实际载荷损伤误差为3.6%,大的扩展倍数下KDE可以给出低周、大幅值载荷;疲劳强度计算结果表明：由于KDE外推产生了大幅值载荷,疲劳试验程序谱计算的损伤比振动测试数据计算的损伤增加了43.8%,所以,在进行疲劳试验载荷谱编制时,需要计算可能出现的大幅值载荷。此研究为其他结构程序载荷谱的编制提供借鉴案例。     

军用车辆传动系零件载荷谱的建立

研究建立军用车辆传动系的全寿命设计谱和试验载荷谱。采用雨流法对实车测得的载荷时间历程进行二维统计处理，建立并检验载荷幅值与均值的二维分布函数，结合军用车辆传动系零部件的载荷特点，对车辆多工况全寿命载荷谱进行合成，得到可供军用车辆传动系零部件疲劳设计和试验用的设计谱与试验谱。     

某型轿车摆臂程序载荷谱编制研究

通过实测摆臂试车场道路载荷谱,对摆臂目标测点载荷谱进行了统计分析,综合考虑结构的低载强化特性与传统载荷谱编制方法,提出了一种包含具有强化效果载荷的程序载荷谱编制方案。该方案依据摆臂结构的低载强化特性删除了大量无效载荷,同时保留了载荷谱中具有强化效果的载荷,并研究了强化载荷之间的等强化准则,将强化载荷折算到最佳强化载荷等级,减少了强化载荷试验频次,能够快速、真实地模拟出汽车零部件实际受载情况,试验加速效果明显。     

谱载荷下加载次序效应定量评价的初步研究

通过对40Cr材料光滑试样进行不同加载次序的三级程序载荷疲劳试验,验证并分析了载荷作用次序对疲劳强度累积强化效果的影响。试验结果表明：按照载荷从小到大逐渐增加的次序加载时,锻炼载荷对疲劳强度的累积强化效果最大,并且与三级锻炼载荷分别独立作用时强化效果的叠加值接近;而在其他加载次序下,累积强化效果分别受到不同程度的影响。最后,通过对疲劳试验数据的统计分析,初步研究了谱载荷下加载次序对总体累积强化效果的修正系数,并对之前建立的随机载荷下累积强化效果模型做出了修正,为建立考虑低载强化效应的疲劳累积理论进行了探索。     

汽车变速器疲劳寿命的研究与发展综述

为了进一步推进汽车变速器疲劳寿命研究的发展,根据汽车变速器疲劳寿命研究方法的特点和应用状况,分别从变速器的载荷、变速器的疲劳试验和变速器的寿命预测3个方面对变速器寿命的研究进行了综述,为以后的研究提供参考。针对变速器载荷谱的编制,分析总结了现有的变速器载荷谱编制方法,其结果表明:程序载荷谱的编制是变速器载荷谱编制最准确有效的方法,但是现有的程序载荷谱并不能满足所有变速器寿命预测的要求;对于不同载荷谱作用下的疲劳试验,分析了每种试验的加载和试验结果,其结果表明:基于程序谱加载的疲劳试验能很好地模拟变速器的实际工作过程,试验结果最为准确;通过分析对比变速器寿命预测的几种常用的方法,其结果表明:概率疲劳寿命预测可以为变速器的研发和维修提供更全面的数据,是未来研究的重点。最后针对变速器载荷谱编制、虚拟试验和变速器疲劳数值仿真等,提出了其可能的研究热点和方向。     

基于多轴载荷的汽车控制臂疲劳载荷块编制

目前大多数控制臂台架疲劳载荷为单向加载的块谱,忽略了载荷的多轴性。依据已测得的控制臂试验场道路载荷谱,通过多轴雨流投影方法分析了其载荷的多轴性,并以多轴雨流投影结果一致为目标,通过迭代方法求解获得其考虑载荷多轴性的载荷块谱。再通过疲劳计算方法对比了单轴与多轴载荷块在寿命预测的差异性,并与控制臂应变采集测试点的疲劳损伤对比,发现考虑多轴的载荷块具有更高的预测精度。载荷多轴性的载荷块编制方法可为汽车其他零件台架疲劳载荷块编制提供参考。