基于极限轨迹的挖掘机工作装置动力学分析

针对液压挖掘机工作装置动态特性研究的问题,提出了一种工作装置铰点力动力学分析方法。采用理论挖掘力计算模型,分别计算得到了沿铲斗挖掘与斗杆挖掘两条极限挖掘轨迹上的理论挖掘力分布;通过对工作装置三维模型的合理简化,建立了其动力学仿真模型;通过对比仿真轨迹中最大挖深点与其实际坐标位置,验证了动力学模型的正确性;分别以铲斗挖掘力和斗杆挖掘力为载荷,进行了两条极限挖掘轨迹的动力学仿真。研究结果表明:工作装置铰点力在挖掘过程中随理论挖掘力而进行动态变化;该研究结果为液压挖掘机工作装置动态特性的研究及动应力分析提供了理论基础。     

基于工作装置主尺寸变化条件下的反铲挖掘机综合挖掘性能分析

为了实现对液压挖掘机综合挖掘性能的评价,提出一种基于工作装置尺寸变化因素的研究方法。以挖掘范围和挖掘力为研究对象,分别考虑挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘,选取机重相近的挖掘机的工作装置尺寸并进行动臂、斗杆和铲斗因素下的综合挖掘性能分析,应用仿真软件绘制包络图,并获得挖掘工作尺寸及各液压缸挖掘力。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作装置各尺寸对于挖掘性能的影响规律。研究结果表明,运用坐标系变换法建立杆件坐标系并计算挖掘包络图,各组仿真的工作尺寸变化趋势与理论相符。建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10.3%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达11.8%。综合挖掘性能分析方法针对工作装置的设计方面具有重要意义。     

斗山DH80—7挖掘机整机挖掘力下的铰点力计算

确定铰点最大受力是挖掘机铰点设计校核的重点及难点之一,提出采用杆组法对挖掘机工作装置连杆机构进行分析,计算在不同工况和姿态下挖掘机的整机理论挖掘力及各铰点的受力,然后通过对计算数据进行分析比较确定最大铰点力,这是一种行之有效的方法.并用这一方法计算出了斗山DH80-7挖掘机整机理论挖掘力下的最大铰点力.     

液压挖掘机齿尖挖掘力的间接检测方法（英文）

液压挖掘机的挖掘力是反映挖掘机工作状态的一个重要参数。基于挖掘机工作装置的力学分析,建立了反应连杆机构截面应力与铲斗挖掘力之间关系的数学模型,并提出了一种新的挖掘力测量方法。通过有限元模拟分析,得到了连杆机构截面应力在不同挖掘力的仿真结果,与理论计算的误差约为8%。仿真结果验证了该测量方法的可行性。     

基于Matlab的挖掘机工作装置优化设计

主要对液压挖掘机工作装置进行了优化设计。通过结构及运动关系的数学推导,以铲斗挖掘力及斗杆挖掘力最大为优化目标,以闭锁力、整机稳定性、整机不滑动,工作装置几何关系为约束条件,建立了优化数学模型,调用Matlab优化工具箱中Fmincon函数对模型进行了优化分析。优化后工作装置最大铲斗挖掘力及最大斗杆挖掘力均有所提高,验证了优化的合理性同时为工作装置优化提供了一套有效可行方法。     

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。     

液压挖掘机工作装置弹性动力学特性分析

以某型液压挖掘机工作装置为研究对象,将铲斗和地面看作固定连接,建立闭链机构模型,利用变截面压杆稳定性计算的等效刚度法将动臂油缸等效成等截面杆,根据机构弹性动力学对挖掘瞬间的挖掘机工作装置进行动力学建模,用MATLAB编写程序分析其弹性动力学特性,为挖掘机的冲击响应分析和结构优化设计奠定力学基础。     

液压挖掘机工作机构尺寸对挖掘力发挥的影响

提出一种改变工作机构尺寸对液压挖掘机挖掘力发挥影响的研究方法。针对挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘工况,选取机重相近的挖掘机的工作机构尺寸进行动臂、斗杆和铲斗影响下的挖掘力分析,应用仿真软件获得各液压缸挖掘力并绘制相应的挖掘力曲线。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作机构各尺寸对于挖掘力发挥的影响规律。研究结果表明:建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达12%。此分析方法对于工作机构的设计具有重要意义。     

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。     

挖掘机工作装置逆运动学分析的杆组方法和运动规划

运用杆组法对挖掘机工作装置进行逆向运动分析,得到挖掘机工作装置构件的位置和速度、铲斗末端齿尖位置和速度与各油缸长度、速度和流量之间的关系,且以工作装置瞬时总流量的最大值最小为优化目标对工作装置进行运动规划。     

基于虚拟样机的液压挖掘机工作装置最大挖掘力分析

针对液压挖掘机工作装置挖掘力的分析计算与优化问题,对工作装置在斗杆挖掘工况下的最大挖掘力及工作装置关键铰接点空间位置对其最大挖掘力的影响进行了研究,提出了采用机械系统与液压系统联合仿真的方法,建立了某液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,分析斗杆油缸以系统最大压力工作,铲斗油缸、动臂油缸闭锁时,在整个挖掘范围内,工作装置的挖掘力图谱,并确定了最大斗杆挖掘力.在此基础上,以最大斗杆挖掘力为设计目标,通过试验设计方法,研究了工作装置机构铰接点空间位置对斗杆挖掘工况下最大挖掘力的影响.研究结果表明,液压挖掘机最大挖掘力达到国外同类产品水平,同时找出了铲斗最大挖掘力位置及数值,为工作装置优化设计和结构强度分析提供了有效依据.     

基于ADAMS的液压挖掘机工作装置动力学仿真分析

液压挖掘机工作装置的挖掘力是衡量液压挖掘机挖掘性能的重要指标之一,也是挖掘机用户购买挖掘机时考虑的重要因素之一。基于虚拟样机技术的液压挖掘机仿真分析能够真实地模拟该挖掘机工作装置的挖掘力。以某型液压挖掘机(20t级)为研究对象,应用仿真分析软件ADAMS对其工作装置进行动力学仿真分析。通过动力学仿真分析,得到各铰接点处和液压缸的受力情况及相关曲线,从而为铲斗、斗杆和动臂等结构的强度分析提供依据。     

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.     

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.     

一种新型矿用正铲液压挖掘机的运动学分析

提出一种新型矿用正铲液压挖掘机,其工作装置是一个复杂的多环耦合机构。采用修正的Grübler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度,得出该工作装置能够满足正铲作业要求,可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论,建立通用的机构运动学分析框图,并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘时理论可达的工作空间,得出该机构在水平挖掘时铲斗与地面的倾角为30°~50°时挖掘空间最优,满足挖掘机水平挖掘的作业要求。基于机构运动分析框图对机构进行速度分析,得到液压缸的输入速度与铲斗输出运动之间的雅可比矩阵。最后给出了五组数值算例,对运动学分析进行验证。研究结果为该机构的设计和使用提供重要的理论依据。     

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。     

基于多学科仿真的大型正铲液压挖掘机工作装置动态强度研究

针对大型正铲液压挖掘机工作装置结构强度的评估问题,对大型正铲液压挖掘机工作装置的结构强度进行了研究。采用离散元技术对铲斗挖掘力进行了研究,得出了工作装置斗杆挖掘等挖掘工况的动态挖掘阻力。基于MSC.Adams建立了工作装置刚体模型和刚柔耦合模型,运用刚体模型进行了工作装置最大挖掘力普查研究。最后在工作装置刚柔耦合模型中,通过施加动态挖掘阻力,进行斗杆挖掘,分析了工作装置的结构强度;同时在工作装置刚柔耦合模型中,通过施加静态的最大挖掘力,分析了工作装置的结构强度。研究结果表明,工作装置的静态仿真存在着局限性,不能全面地反映工作装置的结构强度情况,并证明了动态仿真研究的重要性,初步探究了挖掘姿态、工作负载与结构强度三者之间的关系,为大型液压挖掘机工作装置的设计提供了具有价值的参考。     

避免挖掘机铲斗晃动的改进方法

挖掘机铲斗销轴部位负荷高、运动频繁、润滑条件差,长时间使用后容易发生过度摩损,造成挖掘时铲斗晃动,影响挖掘机工作性能。通过喷涂碳化钨涂层、加装耐磨衬套、加强润滑方法,问题可以得到有效解决,提出实施方法并进行比较。     

挖掘机器人铲斗连杆机构优化研究

在计算理论挖掘力与分析铲斗挖掘时的整机挖掘性能时,铲斗机构的总传动力臂成为制约其性能发挥的关键因素,文中利用遗传算法并结合实际作业时铲斗的工作频谱,对铲斗机构的结构尺寸和铰点位置进行优化,建立了优化数学模型;在保证空间有效作业范围的同时,可以较大程度地增大传动力臂,提高有效挖掘力。并结合某型挖掘机进行改造,验证了优化的有效性,提高了实际挖掘力。