7.5 m3液压挖掘机正铲工作装置的优化设计及仿真分析

主要研究大型液压挖掘机普通正铲工作装置的优化设计，并对其优化前后的挖掘特性进行了仿真分析，验证了优化设计的合理性。     

液压挖掘机反铲工作装置的优化

液压挖掘机在众多工程领域中均得到了广泛应用。在工程实践中,工作装置中动臂或者斗杆断裂、绞点失效以及挖掘区域不合理等不良状况时有发生,不仅影响着挖掘机的使用性能而且存在着极大的安全隐患。可见,对液压挖掘机的工作装置进行优化设计研究,从而保证其更加高效、安全和可靠,具有重要的研究意义和实用价值。本文以WY22型液压挖掘机为对象,概述了其工作原理和结构特点,建立了挖掘机反铲工作装置的三维模型,对反铲工作装置进行了运动分析,得到了其运动特性,重点对反铲工作装置的斗杆绞点进行了参数化优化设计。     

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。     

液压挖掘机反铲工作装置优化设计

本文简述了液压挖掘机反铲工作装置的结构及其工作特点，阐明了液压挖掘机反铲工作装置优化设计的基本思路，为工程设计人员提供了一种先进的优化设计方法。     

大型正铲液压挖掘机工作装置性能的优化仿真

针对大型正铲液压挖掘机工作装置工作范围和挖掘力的性能优化问题,首先采用ADAMSMew开发了液压挖掘机工作装置的运动学仿真模型,通过对其进行运动学仿真得出了挖掘包络图与工作范围性能指标,并通过调整铰接点位置的优化方法对工作范围的性能进行了优化;然后利用ADAMS/Hydraulics开发了正铲液压挖掘机工作装置液压模型,集成于工作装置运动学模型,从而建立了工作装置动力学模型,对其进行了挖掘力性能仿真研究,通过调整铰接点位置的优化方法对最大挖掘力进行了优化.研究结果表明,通过采用该仿真优化方法,提升了工作装置的工作范围与挖掘力的性能,筛选出的最终优化方案,将作为研发大型液压挖掘机的设计依据.     

基于响应面法的反铲液压挖掘机工作装置多目标优化设计

为提高反铲液压挖掘机工作装置的综合性能,综合考虑理论挖掘力、静态强度、动态性能的基础上对反铲液压挖掘机工作装置进行了多目标优化设计。在Ansys Workbench中对工作装置进行了强度分析和模态分析。使用最优拉丁超立方试验设计和响应面法建立了动臂强度、斗杆强度、工作装置质量、1阶模态、2阶模态的近似模型,提高了优化效率。使用NSGA-Ⅱ算法对工作装置进行了多目标优化设计,获得了Pareto解集。优化结果表明在满足约束的情况下工作装置质量下降、动态性能提高、理论挖掘力增大,提高了工作装置的综合性能。     

液压挖掘机工作装置机液仿真研究

以某型号液压挖掘机的工作装置为研究对象,在AMESim环境下,根据实际液压元件的特性和工作装置的尺寸参数,对挖掘机工作装置的液压系统和机械系统进行了建模,实现了其液压系统动态仿真和机械系统的动力学仿真,这种建模方法提高了系统仿真的效率。对典型工况下,工作装置机械系统的运动特性和液压系统的工作特性仿真结果进行了分析,仿真结果与实际相符,该模型可实现机液耦合系统的综合仿真,这种建模研究方法为挖掘机机械系统结构设计和液压系统的优化设计提供了一种有效的手段。     

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.     

基于拓扑优化方法的大型液压挖掘机斗杆新型结构

以斗杆结构强度为基准,采用结构优化的方法,设计了大型液压挖掘机正铲工作装置斗杆新结构。采用离散元方法,构建矿山岩石模型,获得铲斗挖掘阻力;采用多体动力学方法,搭建大型液压挖掘机正铲工作装置刚柔耦合动力学模型,获得挖掘机斗杆挖掘工况斗杆动态载荷,并对斗杆进行动态结构强度分析;采用SIMP插值函数的变密度拓扑优化方法,在有限元中对斗杆结构进行拓扑优化设计,获得大型液压挖掘机正铲工作装置新型斗杆结构;对新型斗杆结构进行动态结构强度分析,斗杆结构强度保持原有水平。研究结果表明,通过拓扑优化后得到的新型斗杆,结构强度与类比设计一致,但质量减小。     

WYD390液压挖掘机工作装置运动学及动力学分析

由于液压挖掘机具有结构紧凑、操作方便、运动灵活及易于维护保养等优点,大型矿用液压挖掘机在国外已经得到了很广泛的应用.现对太原重工研发设计的国内首台400t级矿用液压挖掘机的工作装置进行了运动学和动力学分析,为本产品工作装置的优化设计及今后的相关产品的研发提供了理论参考.     

单斗液压挖掘机工作装置的动态特性分析

针对某型单斗液压挖掘机的工作装置进行了动态特性分析及结构的组合优化设计。结果表明:其工作时整体应力虽满足强度要求,但固有频率偏低,组合优化后的固有频率得到提高,使整体性能大幅度提高。     

液压挖掘机反铲装置虚拟样机仿真研究

为解决液压挖掘机反铲装置作业时,工作范围尺寸与挖掘力出现的问题,首先,运用Pro／E软件,建立液压挖掘机的三维实体模型,并导入虚拟样机分析软件ADAMS,合理地添加约束与驱动;然后,在ADAMS中进行运动学仿真,获得液压挖掘机的主要工作范围尺寸,并经过国家标准检验,验证了系统设计的合理性;最后,在特定工况下,对反铲装置各铰点的受力情况进行动力学仿真,获得其变化规律,较精确地得到反铲装置各铰点所受的最大载荷,并提出了相应的改进措施,为进一步进行有限元分析与优化设计奠定了基础。     

铲斗连杆机构的参数优化设计

针对某型液压挖掘机工作装置的铲斗连杆机构,运用ADAMS虚拟样机技术对其进行参数优化设计,在保证铲斗液压油缸行程变化很小的情况下优化该机构的铰点位置,使得铲斗连杆机构的传动比大大提高,从而提高了铲斗挖掘力,优化结果对产品的后续改进设计具有一定的参考价值。     

基于混合算法的挖掘机工作装置参数综合优化的研究

以特定区域挖掘作业性能为优化目标,工作装置的运动性能和力学性能为约束条件建立了优化设计数学模型,采用模拟退火与惩罚函数混合算法对反铲液压挖掘机工作装置进行了参数综合优化,与传统算法优化对比可知该优化算法能有效结合两种算法的优点,避免陷入局部最优解,提高了求解精度。并通过MATLAB编程实现了工作装置的优化和仿真,仿真结果表明该优化方法修正了原设计的缺陷,改善了整机挖掘性能。     

液压挖掘机工作装置静力学模型集成优化设计

针对液压挖掘机工作装置的优化设计问题,对在铲斗挖掘工况下的工作装置轻量化进行了研究,提出利用ISIGHT优化平台,同时调用Solidworks和ANSYS的方法,对挖掘机工作装置静力学模型进行集成优化。采用全局优化算法和梯度优化算法相结合的组合优化策略,对设计问题进行智能化探索,不断选择新的设计初始值,从而进行自动地仿真和优化。研究结果表明,该方法不仅可以利用ISIGHT优化软件自动搜索到满足工作装置性能要求的最优解,而且在此基础上,进一步减小了工作装置的整体体积,达到工作装置轻量化的目的,为工程实际应用提供了一定的参考。     

大型挖掘机工作装置动臂结构有限元仿真分析

液压挖掘机的工作环境恶劣,工作装置动臂结构作为主要的受载部件,其结构合理性决定了挖掘机的各项工作性能。根据发动机最大输出动力进行逆向推算,设计出最大挖掘力287 kN的大型挖掘机工作装置,并利用ANSYS软件对挖掘机工作装置动臂的两种典型工况进行有限元分析。获得了大型挖掘机工作装置动臂主体结构的应力特点、变形情况以及最大应力的大小和位置,为避免动臂应力集中、强化动臂关键部位以及动臂结构优化等提供重要的参考依据。     

挖掘机液压系统建模仿真及能耗分析

为研究挖掘机液压系统能耗分布,寻找节能途径,本论文在深入分析负流量控制挖掘机液压系统的基础上,采用AMEsim仿真软件建立一台通用型液压挖掘机负流量控制液压系统的数学模型;采用Adams仿真软件建立了该型液压挖掘机工作装置动力学模型;利用两者进行联合仿真分析,获得该通用型液压挖掘机空载装车工作循环能量消耗分布曲线图,结果表明节流损失是能量损失的主要方式,文中的研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。     

基于Solidworks液压挖掘机用户模板路径探究

液压挖掘机主要由发动机液压系统工作装置和电气控制等部分组成。其中工作装置是直接完成挖掘任务的装置,它对每个挖掘位置的挖掘力拉移速度和功率等参数有影响。此外Solidworks公共模块与我国现行机械制图规范与标准存在一定的差异,增加了三维模型图转换为二维图纸的难度。该文从部件设计的角度论述了用Solidworks进行液压挖掘机工作装置参数化造型的方法,提出液压挖掘机工作装置参数化建模新思路。     

液压挖掘机工作装置的轨迹实现研究

为了对液压挖掘机进行自动化改进,提出了液压挖掘机工作装置运动控制的步骤与方法.根据这种方法的要求,建立分析了液压挖掘机工作装置的运动学模型,对不同空间的坐标转换进行了分析与计算,研究了阀口开度与油缸变换的关系.并使用这种方法对某一轨迹的实现进行演算.为液压挖掘机的自动控制提供了方法和依据.     

液压挖掘机工作装置的动态仿真分析

针对国内某款大型正铲液压挖掘机工作装置的结构强度问题,运用CAD/CAE刚柔耦合建模技术,并结合了UG、Hyperworks、ADAMS等多款软件,建立了挖掘机工作装置的动力学模型。根据挖掘机实际实况定义了工作装置的作业动作,并结合了EDEM实际挖掘负载与斗杆最大挖掘力普查的最危险工况,进行了液压工作装置的挖掘动态仿真。验证EDEM实际工况与普查的最危险工况下,工作装置结构的合理与可靠性,测出了工作装置的应力集中点,工作装置最危险的静态位置与各交接节点的受力,为工作装置的尺寸优化与拓扑优化奠定了基础。