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。     

基于Pro/E软件的ZL30型装载机工作装置受力分析

为研究ZL30型装载机工作装置机械静力学特性，以及装载机工作运行时机体的受力情况，文中采用Pro/E软件计算下限铲掘工况各部件铰接点的受力并加以分析，对装载机工作过程中的受力最大时刻进行模拟。结果发现：其工作装置铰接点受力最大点集中在动臂与前车体的铰接点F点和动臂与动臂油缸的铰接点H点上。各个铰接点与前车体上铰接点距离越近，则受力越大；与铲斗铰接点距离越近，则受力越小。在对装载机的动臂和摇臂强度校核中，动臂在下限铲掘时，受力最大截面发生在横梁与H点铰接处，正应力值为61.13 MPa,剪应力值为8.37 MPa,两者均远小于许用应力值；摇臂在下限铲掘时，受力最大截面发生在铰接点B点所在的横截面，正应力值为7.27 MPa,剪应力值为0.71 MPa,两者也均远小于许用应力值，因此，装载机动臂和摇臂均满足强度要求。     

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。     

装载机动臂铰接点结构的改进

装载机在进行作业时，由于铲斗不停地运动，使其与动臂的连接处不停地磨损，致使装载机在工作中由于动臂铰接点处（见图1）间隙的不断增大，影响其工作效率，主要是轴6与轴套4在运转中密封性能差、污物易进入而使润滑不好，从而加剧了轴承的磨损，使用一段时间后就须更换轴和轴套。在实际工作中，通过不断地总结经验，我们对动臂铰接点结构进行了简单的改进，效果良好。 改进后的结构如图2所示，即将原结构中的轴套4换成了关节轴承，这种轴承仍属滑动轴承，但减少了由于铲斗不断运动所造成的磨损；另外，在动臂铰接套与铲斗铰接套之间利用压…     

挖掘机工作装置挖掘力及铰点受力仿真分析

利用三维造型软件Pro/e及动力学仿真软件ADAMS,搭建了某大型挖掘机SH700-5的虚拟样机模型。为获得铲斗以及斗杆最大挖掘力值,依据挖掘力国标测试方法对工作装置挖掘力进行了仿真测试,并与理论计算值进行了对比,结果表明,两种挖掘方式下工作装置自重对挖掘力大小分别有约4%与8%的提升作用。为研究挖掘作业过程中各铰点受力变化情况,分别按照铲斗挖掘以及斗杆挖掘方式驱动工作装置活塞杆动作,在铲斗上加载阻力,对挖掘作业过程进行模拟仿真,得到了关键铰点连续变化的受力曲线,结果表明,动臂与斗杆连接铰点受力最大,其瞬间受力最大值与挖掘阻力最大值之比分别为4.69与7.13。     

装载机外载荷识别模型的载荷特性

轮式装载机在作业过程中工作装置所受外载荷复杂,目前研究大多基于动力学仿真和理论分析来确定外载荷,所得结果与真实情况有较大差距.以装载机铲斗为研究对象,根据力学平衡方程,推导斗尖外载荷与铲斗铰点力之间的力学关系,建立铲斗外载荷识别理论模型.基于铲斗各铰点处结构特点,设计铰点载荷采集传感器,并结合信号采集仪器,搭建基于铲斗外载荷识别理论模型的载荷测试系统.而后对工作装置进行静态加载实验,发现载荷大小的相对误差在5%以内,角度偏差在3°以内.选取大石方工况进行铲掘实验,对测得载荷进行了不同作业段下的载荷特性分析,发现铲掘段载荷的均幅值最大,均值达到了265kN;重载运输段和卸料段载荷载荷水平接近,其中重载运输段的大载荷比例和载荷频次要高于卸料段;轻载运输段载荷水平最低,其中约90%的载荷均值在50kN以下.该方法可以有效地解决装载机外载荷获取问题,所得载荷特性数据可以为装载机的结构设计和优化提供数据支撑.     

装载机铰销的保养与修复

应定期检查装载机工作装置（见图1）各零部件的焊缝处是否出现裂纹或弯曲变形,如发现应及时修复;特别是各铰销部位,应该每班加注钙基润滑脂,这样不但可以保证各部位转动灵活、减少磨损,还可以减少因润滑不良而引起的其他故障。装载机在使用了1200h后,应对其工作装置上的各铰接点的销轴与轴套的间隙情况进行检查,其检查项目及修理措施见附表。但由于工作条件恶劣,特别是铲斗下铰销,若末及时加注钙基润滑脂,或销轴润滑油道堵塞,铲斗转动时极易出现下销轴与轴套转动阻力增大,严重时下销轴、轴套与连杆烧结在一起,迫使轴套与销套座…     

装载机工作装置疲劳试验载荷谱编制方法

为研究装载机工作装置疲劳性能,提出了一种考虑分段载荷均值特性的工作装置疲劳试验程序载荷谱的编制方法,采集了4种典型物料铲装作业时工作装置的销轴载荷信号,并将销轴载荷转化为铲斗斗尖处的当量载荷。根据载荷特性,将每个作业周期分为空载行进、物料铲装、满载运输和物料卸载4段,完成了载荷的平稳性检验。采用雨流计数法分析各个作业段载荷的均幅值分布特性,结果表明：4个作业段的载荷均值服从正态分布,幅值服从三参数威布尔分布,且均值和幅值分布相互独立。对载荷进行频次外推和合成,并根据均幅值概率分布函数和波动中心法,编制了工作装置8级二维载荷谱和变均值疲劳试验程序加载谱。提出的载荷谱编制方法和结果可为装载机工作装置结构寿命预测及疲劳可靠性台架试验提供参考。     

基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。