液压挖掘机刚柔耦合动力学分析

针对挖掘机主要机械臂应力动态计算困难的问题,综合虚拟样机技术、有限元和动力学理论,采用模态缩减法柔性化动臂和斗杆,建立挖掘机刚柔耦合模型,实现了挖掘机模拟实际工况的动力学分析。求解了挖掘机机械臂动态应力特性及液压缸负载情况,结果表明,静力学分析存在局限性,综合考虑运动状态与负载的动力学分析能更精确计算危险工况时应力分布。动臂最大应力值为107.7MPa,斗杆最大应力值为40 MPa。该研究为类似机构的结构优化、疲劳分析和振动抑制提供参考。     

基于ANSYS的包装物品码垛机器人臂部研究

研究平行四连杆机构的码垛机器人的臂部结构的力学性能，能否满足自动包装生产线对码垛机器人越来越高的载荷及运动速度的要求。主要对平行四连杆式并联码垛机器人的臂部结构做了受力分析，并利用ANSYS有限元分析软件对其强度作了仿真分析。得到了前臂及后大臂的受力云图，前臂的最大应力值为38.4MPa，最大应力位置是与后小臂连接的中间孔上方的加强筋上，最大位移量为0.9mm，最大位移发生在与腕部连接的轴孔附近；后大臂的最大应力值为10.7MPa，最大应力位置是与前臂连接轴孔附近，最大位移量为0.02mm，最大位移发生与前臂连接的轴孔端部。通过云图分析得到前臂及后大臂的最大变形量及最大应力值均满足设计要求，证明了平行四连杆式臂部结构能够满足较大的承载能力，为码垛机器人臂部结构的设计的提供了理论依据。     

快速掘进自移式临时支架的支护性能与液压特性分析

针对煤矿快速掘进系统设计了一种液压自移式临时支架,扩大了临时支架的最大支护面积。通过岩土分析软件FLAC 3D构建掘进巷道模型,基于ANSYS对临时支架支护性能进行数值仿真分析,发现临时支护支架在巷道载荷的作用下,竖直方向最大位移为6.6 mm,最大应力为96.9 MPa,小于材料的许用应力值。将巷道与临时支架相互作用载荷作为液压系统负载,基于AMESim对临时支架进行液压特性研究。仿真结果表明,临时支架左右两侧液压立柱的位移和流量变化趋于一致,满足液压立柱同步支撑的要求。系统性研究了支护性能与液压特性,验证了该临时支架应用在快速掘进工作中的可行性与先进性。     

下霍煤矿2306工作面巷道支护及其监测研究

选用晋能集团三元中能煤业下霍煤矿2306工作面作为研究对象,结合该工作面地质条件,对2306工作面巷道支护设计方案进行了分析,并重点论述了工作面的监测方案.监测结果表明:该巷道顶底板最大移近量为280 mm,两帮最大位移量为140 mm,巷道变形量相对较小,支护方案合理有效.     

巷道修复机斗杆的拓扑优化设计

斗杆是反铲破碎装置中的关键结构构件,重量对其工作性能影响较大,本文采用ANSYS Workbench有限元分析软件,对巷道修复机反铲破碎装置的斗杆进行拓扑优化设计,实现了斗杆减重20%的目标。     

装砖机四杆导向装置模态及瞬态分析

为了进一步研究装砖机导向装置在工作过程中受到外力干扰时的应力应变状况以及力学性能,通过Pro/E构建了导向装置的三维模型,运用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析,得到其前6阶固有频率和振型。对导向装置受启动惯性力和冲击力作用进行了瞬态分析,得到其应力、变形变化规律和应力、变形最大时刻云图,其最大变形在导向杆最下端分别为0.818 9mm/m和2.660 0mm/m,最大应力在导向杆与导向套接触处分别为15.21MPa和48.00MPa,整个机构的最大应力为149.99MPa,变形和应力均符合要求。验证了装砖机导向装置结构设计的合理性和安全性。     

JSTZG-40型铁钻工伸缩臂机构研究与有限元分析

首先运用软件SolidWorks对JSTZG-40型铁钻工伸缩臂机构进行三维建模,其次对伸缩臂机构的强度进行了有限元分析,仿真和分析结果表明:伸缩臂机构在受到最大推力时,最大应力产生于后臂上支臂与钳头座铰接处,受到最大扭矩时,最大应力产生于前臂上支臂与连接座铰接处,且均小于材料屈服强度;最大变形位移在安全的范围内.     

辊压机用行星减速器行星架的修复

辊压机用行星减速器在拆卸过程中容易造成行星架输出空心轴部位的损坏。针对该损坏的行星架,提出一种双臂式的修复方案,并利用SolidWorks软件对其进行三维建模,使用其中的Simulation模块对其应力和位移进行分析。结果表明,修复后的行星架最大应力为306.7 MPa,行星轮销轴孔处相对位移为0.09 mm,满足行星架强度和刚度要求,即满足使用要求。     

基于ANSYS的悬臂式掘进机回转机构的优化研究

针对悬臂式掘进机回转机构由于在工作中需要承受截割机构传递的频繁的冲击载荷的作用而极易发生断裂、变形、卡顿等异常情况,通过对掘进机执行截割作业时回转机构的受力分析,提出了对回转机构的优化方案,并利用ANSYS仿真分析软件对优化后的回转机构进行了仿真分析,结果表明优化后的掘进机回转机构受冲击情况下的最大应力约为151.14 MPa,其最大应变仅为0.42 mm,应力集中程度和变形量均比现有结构有了显著的下降,极大的提升了掘进机工作时的可靠性和稳定性,确保了煤矿井下巷道的掘进效率。     

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。     

斗轮挖掘机臂架结构抗震分析

利用SRSS法进行地震组合 ,推导了斗轮挖掘机臂架在考虑局部效应时的地震应力和位移的计算公式 ,通过计算及对比分析发现 ,在对大型杆系结构进行抗震分析时 ,必须考虑局部效应。     

液压挖掘机工作装置的仿真分析

为了实现液压挖掘机工作装置的优化,找出工作时的特殊尺寸,采用Pro/E建立三维模型并与ADAMS虚拟样机结合仿真分析。根据动臂、斗杆、铲斗三个液压缸的运动状态,得到铲斗齿尖X方向和Y方向的位移曲线图。通过与原设计值的比较为进一步的分析提供设计的基础。     

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。     

大型液压正铲挖掘机工作装置有限元分析及应力测试

针对某大型液压正铲挖掘机,使用Pro/Engineer软件对其工作装置进行实体建模,并对各部件(动臂、斗杆和铲斗)最不利工况的模型进行受力分析,求出各铰点和被动油缸的受力.分别建立各部件的有限元模型,然后应用ANSYS软件的静力分析模块对其进行有限元强度和刚度分析,得出各部件的应力和变形云图.最后采用静态应变仪对工作装置进行现场应力测试,将试验结果和理论计算进行比较,对有限元分析结果进行了验证.从而为改进挖掘机设计、提高挖掘机工作的稳定性提供了理论依据.     

ZL50装载机工作装置设计及分析

工作装置是装载机的主要执行机构,其由铲斗、动壁、摇臂、连杆、动臂油缸和转斗油缸组成。采用图解法对装载机工件装置进行结构设计,确定各构件的结构参数与相对位置,并应用SolidWorks建立三维模型,通过有限元得到应力、应变分布云图进行强度校核。提出危险截面出现在动臂及其与铲斗铰接等部位,找到设计中应该加强的区域,极大的缩短了设计周期,提高了设计效率。     

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。     

基于Matlab的装载机工作装置受力分析

以Matlab为基本工具,分析了装载机工作装置的静力学特性和工作时的受力状态。对偏载工况和对称工况下工作装置的受力情况进行了详细分析和计算,对装载机的动臂和连杆进行了强度校核,并以矿用铲斗式Z30E型装载机工作装置为例进行了受力分析。结果表明:可以通过改变铲斗运动轨迹来减少外力影响。     

液压挖掘机基于轨迹规划的控制优化

提出一种对液压挖掘机动臂、斗杆及铲斗实施协同优化控制以实现挖掘动作的精确有效操作.基于对液压挖掘机连杆机构的运动学分析,利用运动轨迹求逆的方法规划液压控制系统三个执行器协同工作以控制末端的运动轨迹,将挖掘机的复杂控制分解为几个单一系统的协同控制问题.研究结果表明所提出的方法可实现挖掘机的自动挖掘及自动平整操控,并为实现挖掘机的智能控制开辟了一条新的途径.     

挖掘机平地轨迹研究及改进

针对如何评价挖掘机平地作业的问题,提出了一种通过研究挖掘机铲斗齿尖运动轨迹来评价其平地作业的方法。按照该方法对现有某挖掘机进行了平地试验,利用Proe软件与试验相结合对该挖掘机进行了虚拟平地仿真,针对过程中出现的挖掘机平地轨迹不够平稳问题,对其液压系统进行了改进,增加了斗杆调速阀,使液压泵流向斗杆油缸和动臂油缸的流量比值为4∶3,此时挖掘机铲斗齿尖运动轨迹较为平缓,挖掘机平地性能得到改善,为挖掘机平地作业的研究和改进提供了参考。     

斯特林机活塞杆帽式密封结构改进研究

为解决斯特林机活塞杆处介质泄漏的问题,对其帽式密封结构进行改进,并利用有限元分析软件ANSYS建立其二维轴对称模型;基于实际运行工况,分析比较改进密封结构的性能指标,并通过改变边界条件,探究介质压力、摩擦因数及活塞杆运行速度对改进密封结构性能影响规律。结果表明：改进的密封结构消除了原有结构O形圈的应力集中问题,提高了最大接触应力,且在增加有效密封面积40%的同时又将O形圈的最大等效应力降低了近50%;3个关键参数中介质压力对密封性能的影响力最大,对于改进密封结构,在介质压力为6～8.5 MPa时其密封性能最佳。