挖掘机铲斗与松散岩石挖掘阻力分析

针对挖掘机铲斗和松散岩石挖掘阻力进行系统分析,介绍铲斗挖掘阻力和松散岩石离散模型,分析挖掘机铲斗的挖掘阻力,包括岩石颗粒尺寸和岩石颗粒形状的影响,希望能给提供有效参考。     

大型矿用正铲液压挖掘机挖掘阻力试验研究

为了研究大型矿用正铲液压挖掘机的挖掘阻力,对某70t级的大型矿用正铲液压挖掘机实际正常挖掘作业时动臂、斗杆及铲斗相对于上一级构件的角位移和各个工作液压缸压力进行了现场同步测试。采用MATLAB软件对实测数据进行了处理和曲线拟合,以减小测试过程中的随机因素对计算结果的影响。根据该类型挖掘机的机构特点,以挖掘机工作装置相对角度和液压缸推力为自变量,以切向和法向挖掘阻力为未知数,建立了挖掘阻力的数学模型。根据实测数据,编程计算得出了该挖掘机在实际挖掘过程中破碎介质对斗齿尖产生的切向挖掘阻力、法向挖掘阻力和总挖掘阻力;研究了实际挖掘过程中挖掘阻力的变化情况,论证了法向挖掘阻力与切向挖掘阻力的比值A的变化规律及相关因素的影响,为正铲液压挖掘机挖掘阻力理论的研究提供了参考。     

挖掘机铲斗与松散岩石挖掘阻力研究

针对大型液压挖掘机铲斗与松散岩石之间非线性挖掘阻力计算与无法直接测量的问题,以及非线性挖掘阻力大小与松散岩石形状、尺寸之间的关系问题,对实际松散岩石的尺寸分布和形状分布进行了研究。利用筛分法对松散岩石颗粒的尺寸分布进行了测量,利用随机法对松散岩石的形状分布进行了测量,建立了与实际吻合的松散岩石的离散元模型;对挖掘机工作装置机械机构与松散岩石耦合作用力相互传递进行了研究,提出了挖掘机工作装置多体动力学模型与松散岩石离散元模型的耦合方法,对工作装置的斗杆油缸压力和铲斗油缸压力与实际测量进行了对比分析。研究结果表明:挖掘机工作装置多体动力学模型与松散岩石离散元耦合模型能够计算挖掘机铲斗的挖掘阻力,松散岩石大块岩石和片状岩石的比例增加,铲斗挖掘阻力增大。     

矿用机械式挖掘机铲斗的原理设计

铲斗是矿用机械式挖掘机基本部件之一,铲斗性能、形状、几何参数合理与否直接影响挖掘阻力和满斗系数。根据挖掘性能要求,确定了铲斗形状、几何参数;通过分析铲斗的力学性能,将斗体简化成简支外伸梁,分别求得铲斗在宽度、长度方向的相关铰点距离,并与实例计算进行比较;运用冲击理论,提出合理冲击点,使铲斗轴套受力最小。     

大型液压挖掘机工作装置设计方法研究

为大型正铲液压挖掘机工作装置的设计与研发,建立了工作装置多刚体运动模型、工作装置刚柔耦合动力学模型、矿石模型,分析了工作装置的运动性能、装置的动态强度、挖掘过程中铲斗所受挖掘阻力,研究了工作装置的工作范围,工作装置在工作范围内挖掘、举升、平推运动情况;模拟了斗杆挖掘工况;基于离散元技术和多体动力学技术,提出了大型液压挖掘机铲斗挖掘阻力计算方法,为挖掘机结构件强度分析和工作装置液压系统设计提供了关键的数据。研究结果表明:液压挖掘机工作装置运动和力学性能达到预定目标,挖掘阻力的计算为工作装置乃至液压系统的设计提供了理论依据。     

基于多体动力学与颗粒动力学耦合的挖掘载荷计算与研究

为获得较为精确的挖掘阻力,进一步求出挖掘机所受的动态载荷,建立了多体动力学-颗粒动力学耦合的动态仿真方法.首先,建立挖掘机工作装置三维模型,以实测的动臂、斗杆和铲斗油缸位移变化曲线作为驱动,完成挖掘机工作装置的多体运动学分析,获得铲斗质心处的运动速度、铲斗相对斗杆和连杆在铰点上的角速度.然后,通过离散单元法建立挖掘介质的颗粒模型,利用已求得的铲斗运动参数对其运动进行定义,模拟铲斗在挖掘时的真实工况,求得铲斗在挖掘不同介质时所受的挖掘阻力和阻力矩,最后再通过多体动力学分析求解各铰点处的动态载荷.分析表明,挖掘介质为矿石与干砂时,挖掘阻力和阻力矩波动更为明显且铰点载荷也更大.     

大型液压挖掘机斗杆挖掘阻力的离散元素法研究

针对由于缺乏铲斗挖掘阻力等关键数据而导致在大型正铲液压挖掘机工作装置、液压系统设计时只能采用类比法而造成整机性能差的问题,对挖掘机斗杆挖掘阻力进行了离散元研究,提出了一套仿真评估方法:运用离散元素法,在EDEM中建立了矿堆模型,通过选择Hertz-Mindlin无滑动接触模型计算了元素间接触力,模拟了大型正铲液压挖掘机斗杆挖掘工况,分析研究了挖掘过程中铲斗所受挖掘阻力。将EDEM中所得挖掘阻力加载到ADAMS挖掘机动力学模型,进行工作装置和液压回路参数校核以及挖掘阻力实验验证。研究结果表明,挖掘阻力的仿真与计算为大型液压挖掘机工作装置和液压系统设计提供了可靠依据。     

基于不同工作载荷的铲斗结构特性分析

针对挖掘机铲斗在未达到理论寿命之前,便发生严重磨损或断裂等破坏现象的问题,研究了复合挖掘方式对铲斗结构特性的影响。基于工作装置应力特性选择了4种挖掘机典型工况,并分别基于挖掘阻力经验公式、单独挖掘理论挖掘力模型和复合挖掘理论挖掘力模型,计算出了某21 T挖掘机铲斗的工作载荷,采用有限元法计算了铲斗在不同载荷作用下的应力变形情况。研究结果表明:在相同工况下,复合挖掘方式对应更大的铲斗外载荷,同时对应更大的应力和变形;该结果验证了复合挖掘是一种造成铲斗破坏的重要因素这一结论,为挖掘机铲斗结构强度分析和优化设计提供了理论依据。     

挖掘机铲斗与斗齿的焊接修复

我校一辆WY-25型挖掘机经长期使用,斗齿磨损严重需修复。因这种挖掘机的铲斗与斗齿是非拆卸式,修复此斗齿有两种方案：一是堆焊;二是更换新斗齿。第一种方案堆焊修复斗齿,工作量太大,成本太高,我们没有采用。用第二种方案更换新斗齿,而焊接斗齿属高锰钢与碳钢两种异种材料的焊接,有一定的困难,我们分析了铲斗与斗齿的焊接性,并选用了合适的焊接工艺,收到了满意的修复效果。     

挖掘机工作装置载荷分析及控制载荷的方法

正1.载荷分类挖掘机作业时,铲斗、斗杆、动臂及机架承受挖掘载荷、制动载荷、附加载荷(操作不当和违章操作载荷)。(1)挖掘载荷斗齿尖沿着弧线运动,对土壤进行剥离、剪切、挤压,其切线方向力为挖掘力F,其承受的阻力F_Z与挖掘力F方向相反,挖掘力F与切削角和切削速度成正比,如图1所示。这种挖掘载荷通过铲斗、斗杆、动臂传递至回转平台、回转支承至机架,只要进行挖掘作业就必然产生挖掘载荷,传递路线如图2所示。挖掘载荷会     

液压挖掘机系统分析及使用指南(九)

(接上期)2.工作装置的检查与保养(1)检查和保养项目挖掘机工作装置主要检查项目包括:动臂、斗杆、铲斗及连杆的销轴是否松旷,斗齿是否齐全、磨损是否严重等。主要保养项目包括:每个工作日后,动臂、斗杆、铲斗及连杆销轴均需添加锂基润滑脂进行润滑(见图35)。(2)铲斗和斗齿的检查每天应检查铲斗和斗齿的磨损情况,适时更换铲斗和斗齿。铲斗结构如图36所示。新斗齿长度A为205 mm,其使用长度A缩短至110 mm时,应更新,如图37所示。更换斗齿步骤首先,用手锤和冲头     

反铲挖掘机挖掘阻力动态解析模型研究

为解决在典型工况下,较难预测反铲挖掘机挖掘阻力的问题,基于反铲挖掘机铲斗与物料的作用特性,利用Simulink-Adams联合方法,建立挖掘阻力动态解析模型。通过比较在反铲挖掘机常见工况下,该解析模型与离散元仿真挖掘干土块的挖掘阻力,证明提出的解析模型可快速获得对应的挖掘阻力结果。实验结果表明：利用该挖掘阻力动态解析模型,可大幅提高挖掘阻力预测效率。     

一种基于图像识别的斗齿监控系统在挖掘机上的应用

主要介绍了图像识别技术在挖掘机铲斗斗齿保护方面的应用,重点论述了通过图像识别特定位置进行铲斗抓拍以及隔帧取流的关键算法分析。将基于图像识别的斗齿监控系统应用在挖掘机上,实现了对斗齿磨损或者丢失的自动识别和自动报警。     

反铲挖掘机铲斗设计及仿真分析研究

在液压挖掘机结构组成中,铲斗是液压挖掘机对物料进行挖掘和装卸的重要工具.在铲斗设计过程中,要保证足够的强度和耐磨性.介绍反铲挖掘机铲斗结构设计原则、铲斗斗形设计、铲斗斗容计算.采取有限元分析仿真优化方法,得到以下结论:在正载有限元分析中,铲斗安全系数要在2.0以上;在底部冲击载荷中,铲斗安全系数在3.0以上,满足设计要...     

应用虚拟样机技术的液压挖掘机仿真分析

利用空间机构学中D-H法和ADAMS软件建立了挖掘机工作装置坐标系及机械仿真模型.通过ADAMS/View中对挖掘机虚拟样机系统的仿真分析,得到了空载挖掘下动臂、铲斗和斗杆之间的速度、加速度关系,并得到液压挖掘机的一些特殊工作尺寸.根据对挖掘阻力的分析,对挖掘机铲斗挖掘时的受力状况进行仿真,得到了各铰接点处的受力情况,为零件的强度分析提供了依据.     

基于LS-DYNA的液压挖掘机挖掘阻力仿真

针对通过实验测试难以直接获取挖掘阻力载荷谱的问题,提出了一种通过动力学仿真获取挖掘阻力载荷谱的方法。首先在LS-PREPOST软件中建立铲斗-土壤模型;然后选取3条具有代表性的挖掘轨迹作为铲斗模型的运动轨迹;最后使铲斗模型按照此运动轨迹进行挖掘仿真,得到挖掘阻力载荷谱,进一步计算得到3组油缸的推力。以某36 t反铲液压挖掘机为例,根据计算结果与实测数据的对比情况不断地完善铲斗-土壤模型,最终得到了较为准确的挖掘阻力,验证了该方法的可行性。     

挖掘机铲斗斗齿座焊接工艺

<正>挖掘机连续在恶劣工况下作业时铲斗承受巨大的作用力,这不仅会造成铲斗斗齿座磨损加快,还极易导致斗齿座焊缝开焊、斗齿座断裂等故障。斗齿座断裂如图1所示。铲斗斗齿座和主刃板材质为难以焊接的特种合金钢,焊接过程中难以采取有效的加热保温措施。焊后焊缝周边母材若出现淬硬现象,将导致焊缝强度下降,增加了焊缝开裂的风险。为防止斗齿座焊接产生裂缝,本文介绍一种斗齿座焊接工艺。     

确定机械式挖掘机挖掘后角的数学模型

根据挖掘机的铲斗、斗杆的基本几何参数和它们的连接关系,基于解析几何知识和挖掘机的挖掘理论建立机械式挖掘机挖掘后角的数学模型,达到由铲斗和斗杆的连接关系即拉杆求挖掘后角,并采用逆解法由挖掘后角求相应拉杆的目的;解决了多年没有解决的数学模型问题,实现了设计自动化和科学化。     

延长铲斗使用寿命的方法

装载机、挖掘机、铲运机、电动装岩机的铲斗和推土机的铲刀是易损件,保养到位可以延长使用寿命。使用中应重点做好以下工作：（1）选择合适材质的斗齿并及时更换,同时应保持原出厂设计的斗齿数目及安装位置,不可随意更改。     

挖掘机斗杆焊接工艺及开裂原因分析

<正>挖掘机斗杆为箱形焊接件,是挖掘机的主要受力件之一,必须具有抗压、抗弯、抗扭等功能,其强度和刚度要求较高。在正常挖掘工况下,斗杆所受应力较小,斗杆不易开裂;但是当斗杆缸和铲斗缸都达到极限应力时,斗杆所承受的力矩将超过其极限力矩,最终会导致斗杆开裂。本文以20t级挖掘机斗杆为例,叙述其斗杆结构和制作工艺,并分析其开裂原因。1.斗杆焊接结构(1)斗杆前端斗杆前端焊接了连接套,该连接套用于连接铲斗。由于铲斗承受挖掘机全部挖掘力,该挖掘力必然作用在连接套及斗杆前端焊缝上,铲斗偏载所产生的扭转力也由该处焊缝来传递。