基于MATLAB的装载机快换装置优化设计

运用MATLAB优化工具箱中的Fmincon函数实现装载机快换装置铰点位置的优化设计。将传力比最大作为目标函数,即在铲掘工况下掘起力到动臂与快换装置铰接点水平距离L1最小,选取快换装置的位置参数,综合考虑快换装置的强度、几何外形、运动、可靠性约束,建立快换装置铰点位置优化的数学模型。以Z30E装载机为例,通过优化得到满足约束条件时最小的L1=1 122 mm,实现传力比最大的目标,快换装置受力较大的两后铰点力明显下降,提高快换装置的安全可靠性。     

装载机摇臂座梁断裂的修理

一台装载机发生双摇臂反转六连杆动臂座梁箱形结构开焊、断裂事故,现场检查发现座梁断裂处有轻微变形(见附图)。检查发现座梁两边与动臂板刚性连接,座梁耳板受力最大。经计算,正应力和剪应力均在材料的屈服极限范围内;当座梁在偏载荷作用下,最大弯矩发生在正应力最大的那一点。经过计算,该点的正应力、剪应力均在材料的屈服极限范围内。由此可以推断出动臂各铰点应力没有超过材料的屈服极限,工作装置受到水平载荷作用时的受力情况与受到垂直载荷时的相似。     

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ADAMS与ANSYS的装载机工作装置动力学仿真

装载机工作装置在工作过程中其拉杆、摇臂和动臂受力变形较大,为实现装载机工作装置的准确模拟仿真,利用ANSYS生成拉杆,摇臂和动臂的模态中性文件,分别导入到ADAMS中替换刚体动力学模型中对应的构件,完成装载机工作装置刚柔耦合动力学仿真。结果表明:应力最大时刻发生在掘起物料结束到收斗的瞬间。     

基于RecurDyn和ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计

液压挖掘机动臂存在设计冗余的问题,为了对动臂的截面参数进行优化,首先对动臂的铰点受力进行了分析,建立了多体动力学模型,通过刚柔耦合动力学仿真,确定了动臂的各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单因素静力学仿真试验,建立了臂截面参数与最大等效应力之间的单因素数值拟合模型,通过多因素正交仿真试验,建立了多因素复合数值拟合模型,并将试验值与数值模型计算值进行比较,验证了模型的准确性。最后,以最大等效应力的最小值和抗弯截面系数的最小值为优化目标,利用遗传算法进行参数优化,获取最优设计变量。优化结果表明,优化后的截面参数较常规设计更能综合发挥材料的能力,优化方法为减少冗余设计提供了参考。     

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。     

GA-PSO混合算法的工作臂铰点优化设计

现有施工装置中离不开挖掘机工作臂,但在工作过程中因承载和振动,造成铰接点销轴破裂。为了提高工作的可靠性,通过SolidWorks软件建立模型,分析由铲斗、斗杆、动臂及其油缸构成平面连杆机构工作原理;建立动臂动力学模型,借助齐次矩阵方法分析各部件的铰点位置参数,得到各铰点受到外力和力矩;以动臂各铰点受力为优化目标,以各铰点坐标参数作为设计变量,以动臂油缸所做功为约束条件,实现目标函数模型建立。借助GA-PSO混合算法,进行选择、变异和交叉操作,提高工作臂的优化设计参数精确度;结合ADAMS软件,得到优化后和优化前铰点受力曲线,实现了优化后铰点受力小于优化前。同时,为相关农业机械的研究提供理论研究基础。     

基于AMESim的挖掘机平地性能仿真分析

针对无法量化评价液压挖掘机平地性能优劣的问题,该文理论分析了挖掘机平地工作原理,根据各个工作装置之间铰接点的关系,推导出了铲斗斗尖距离动臂后支座铰接点的高度和动臂、斗杆液压缸位移之间的公式.结合实际采集的各工作装置液压缸的位移信号,利用仿真软件分析了挖掘机的平地性能,结合仿真出的铲斗斗尖运动轨迹可以量化评价挖掘机平地性...     

基于ANSYS的装载机立式动臂的有限元分析及优化设计

依据装载机的作业特点,对立式动臂在铲掘位置进行静力学有限元分析,计算出动臂的应力分布云图,并在有限元分析结果的基础上提出动臂结构的改进方案。优化后的仿真结果表明,在保证动臂满足工作性能要求的前提下,经优化设计后的动臂受力情况和结构形状得到了合理的改善。该基于ANSYS的有限元分析和优化设计方法提高了设计速度和设计质量,降低了生产成本。     

液压挖掘机工作装置联合仿真研究

工作装置是液压挖掘机的主要执行机构,其性能好坏直接决定液压挖掘机的挖掘效率。建立液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型进行动力学仿真分析,得到工作装置在复合挖掘工况下的位移动态曲线以及各杆件主要铰接点的受力情况,选取各铰接点最大受力姿态和受力值对动臂进行强度分析和校核,为液压挖掘机工作装置的设计及优化提供依据。     

装载机铲掘作业的轨迹规划

为给装载机的铲掘作业寻找一条能耗较小的铲掘轨迹,根据经验及有关文献给出的较理想的直线和曲线两种铲掘作业的轨迹方程,经过对装载机铲掘作业的轨迹规划及运动学建模,实现铲掘轨迹由直角坐标空间向关节空间转换以及由关节空间向驱动空间转换,得到动臂油缸和转斗油缸的驱动方程,并给出铲斗在实现铲掘轨迹的过程中所受的作用力。对在ADAMS环境下ZL40装载机仿真模型进行仿真,结果表明,装载机在同样时间内完成同样的作业量下,直线铲掘轨迹所作的总功小于曲线铲掘轨迹。     

装载机工作装置偏载工况的有限元分析

利用ANSYS有限元软件,计算装载机工作装置偏载工况时摇臂、动臂和托架的内部所受应力和应变,分析装载机工作装置偏载工况时整体、摇臂和动臂的刚度与强度.提出轮式装载机工作装置的优化设计建议.     

不同外载荷作用下轮式装载机工作装置有限元分析

为研究不同外载荷作用下ZL50轮式装载机工作装置结构强度,采用实体单元对工作装置进行网格划分,用杆单元代替动臂和摇臂油缸,建立工作装置有限元模型。选择理论计算外载荷和实测铲装作业段最大载荷为有限元分析的载荷约束,该型号装载机工作装置结构大应力的分布区域在理论计算和实测载荷下基本一致。分析结果为装载机工作装置轻量化设计提供了参考依据。     

基于AMESim的石材叉装车工作装置运动特性研究

石材叉装车作为一种新型工程机械,需要具有较大的举升力和较强的运输性能,同时必须能够适应复杂的作业环境。由于现代矿山开采中叉装车的工况与装载机截然不同,因此传统的将装载机铲斗直接换成货叉的设计方法,使叉装车的举升性能未能得到较大的提升,不能满足使用要求。为获得结构合理、举升性能良好的叉装车工作装置,建立了工作装置动力学模型并分析比较了动臂液压缸铰接点水平和竖直位置变化对工作装置运动特性的影响规律,选取了动臂油缸最优铰接点位置。仿真结果表明,在同样举升30 t荒料的工况下,工作装置动臂液压缸最大压力减小了5 MPa,实现了叉装车性能的优化,为叉装车工作装置参数优化提供了依据。     

装载机动臂设计及其有限元分析

以ZL50轮式装载机工作装置动臂为研究对象,计算动臂铰点和确定动臂结构形式,完成了该装载机的动臂设计,建立动臂三维实体模型。分析动臂不同工况,利用ANSYS对其进行有限元分析。获得结构的应力分布云图及变形云图,指出了动臂中的危险点和应力集中。     

偏载系数法分析装载机动臂强度

通过对装载机工作循环的分析,引入了偏载系数的概念,提出了装载机受力计算的一种新方法。采用逆向思维,以偏载工况的计算为主,正载工况作为偏载工况的一种特殊情况,将两者的计算统一到一个连续函数中,并借助有限元软件,定量分析了从正载到极限偏载过程中动臂的应力变化趋势,结果表明,偏载造成最大损害的部位是偏载端动臂和铲斗的铰接点处,同时一定程度的偏载不会对工作装置造成较大损害。基于试验对所建立的CAD模型和CAE分析进行了改进,改进后的分析结果与试验结果基本吻合。     

ZL50型装载机反转六杆机构的优化设计

考虑动臂缸和转斗缸的工作行程对装载机工作性能的影响,将两个缸的工作行程连同反转六杆机构铰接点位置坐标作为设计变量,在满足装载机的性能指标和约束条件下,以提高动臂缸的传力比为优化目标,借助ADAMS/View软件,建立了ZL50型装载机的反转六杆机构的参数化模型,进行了优化设计。设计结果明显改善了装载机的平移性能和卸载距离,大幅提高了动臂缸的传力比,达到了优化设计的要求。     

论装载机工作装置的合理设计

装载机的铲掘和装卸物料是通过工作装置的运动而得以实现的，工作装置直接影响装载机的性能参数和作业效率，所以，合理地设计工作装置的结构是非常重要的，本文着重从以下几个方面详细论述了工作装置的结构设计：，确定动臂长度，形状及车架的铰接位置，２；确定动臂油缸的铰接位置及动臂油缸的行程；３．连杆机构的设计。     

基于Creo与ABAQUS的装载机动臂的设计与分析

为了加快装载机设计周期,降低生产成本,探索性的运用新的方式对装载机动臂进行了设计,利用AutoCAD软件基本确定其工作装置铰点位置以及杆件长度,运用Creo软件建立动臂的三维模型,并用ABAQUS有限元软件对动臂不同工况下结构的应力分布云图及变形云图进行分析,找出动臂的危险点和应力集中点,为下一步设计提供理论依据。