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。     

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。     

液压挖掘机工作装置的设计与计算

对斗容量1m3反铲液压挖掘机工作装置进行了设计与计算,确定了工作装置主要参数,分析了理论挖掘力和切削阻力的匹配关系,校核了动臂油缸提升力和各油缸的闭锁力,验证了设计的合理性。     

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。     

正铲液压挖掘机挖掘性能图谱叠加分析法

通过对正铲液压挖掘机工作装置的机构进行分析研究,建立了正铲液压挖掘机各铰点、重心及斗齿尖的坐标,并进一步推导和建立了正铲液压挖掘机挖掘性能分析的力学模型.此外,首次提出了液压挖掘机挖掘性能的图谱叠加分析法(简称叠加法),在VB编程环境下编制了正铲液压挖掘机挖掘性能的图谱叠加分析软件.图谱叠加分析法是将每种工况下的11张挖掘图叠加在一张图谱上进行分析,更为直观、全面地反映挖掘机的挖掘性能.并以某X型正铲液压挖掘机为例,运用该软件对其挖掘性能进行了系统、全面、准确的分析,验证了本方法的正确性和有效性.     

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。     

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.     

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。     

8吨挖掘机工作装置的有限元分析与优化设计

为减少某型号8吨反铲液压挖掘机工作装置的制造成本,在综合考虑多种典型工况、理论挖掘力、静态强度的基础上对反铲液压挖掘机工作装置进行了轻量化设计.分析与计算了挖掘机工作装置在五种典型工况下的挖掘力,并通过有限元分析软件ANSYS中对工作装置进行了静力学强度分析.采用ANSYS、MATLAB与导重法相结合的方法对挖掘机工作...     

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。     

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。     

液压挖掘机工作装置的动态强度仿真分析

针对在大型正铲液压挖掘机工作过程中工作装置的运动以及零件的应力分布问题,在多体动力学软件MSC.ADAMS中建立了刚-柔、机-液耦合的虚拟样机,其中动臂、斗杆是柔性体,其模态中性文件在ANSYS中生成,其余为刚性体,液压系统在ADAMS/Hydraulics中建立;对整机理论最大挖掘力开展了分析,进行了最大挖掘力普查,得到了工作装置在不同位置产生的最大挖掘力;在ADAMS中对其进行了运动学及动力学仿真,分析了其在相应约束以及负载状态下以最大挖掘力挖掘和以一定效率挖掘,举升工况时部件的应力应变.研究结果表明,该仿真模型比典型的工况方法更全面地反映了工作装置的运动状况和部件的强度状况,提高了计算精度和效率,可以为挖掘机结构设计优化提供较为可信的参考.     

基于多学科联合仿真的液压挖掘机挖掘阻力研究

在300吨以上大型矿用液压挖掘机的研发中,其关键结构部件设计和液压系统动力选配都离不开挖掘阻力等相关数据,缺乏挖掘机作业时的挖掘阻力,是目前国内大型液压挖掘机正向开发的瓶颈之一。本文结合某重工企业研发600吨大型正铲液压挖掘机的项目,基于多学科联合仿真,采用多体动力学软件ADAMS、离散单元法软件EDEM等相关仿真软件,研究大型正铲液压挖掘机挖掘阻力的数值模拟计算方法,并对挖掘阻力进行分析,为企业正向开发提供设计依据。     

基于Pro/E的液压挖掘机工作装置运动仿真

工作装置是液压挖掘机的重要组成部分。为研究工作装置在挖掘机整个作业循环时间里的运动情况,运用Pro/E软件的运动仿真模块对挖掘机工作装置进行运动仿真,获得铲斗斗尖部位的速度、加速度、位置与时间的关系,并绘制出铲斗斗尖在整个挖掘作业循环时间里的运动包络曲线。结果表明该方法简单、可靠,为挖掘机整机设计及性能评估提供一定的理论依据。     

正铲液压挖掘机四边形机构牵连运动分析

根据正铲液压挖掘机工作装置的机构特性,深入研究了斗杆-铲斗四边形机构的牵连运动关系,对四边形机构进行了运动学分析,归纳出了其运动过程中必须满足的各种条件,建立了数学模型.基于VB编程环境下,研究了四边形机构分析的程序实现方法.并在实际中应用于某型号正铲液压挖掘机工作装置方案设计中,对其牵连运动机构特性进行了分析评价,揭示了牵连运动液压油缸影响区域比例对挖掘机挖掘性能的重要影响.     

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。     

正铲液压挖掘机工作装置的动力学分析与仿真

对一种正铲液压挖掘机进行动力学分析,运用虚功原理对工作装置进行动力学建模。基于Matlab对动力学模型进行数值计算,在给定负载情况下得到了铲斗在挖掘过程中3组液压缸的驱动力变化曲线。利用ADAMS仿真软件对该挖掘机工作装置进行动力学仿真,将仿真得到的结果与计算值进行对比,得到3组液压缸的驱动力误差曲线,误差在合理范围内,证明了动力学建模方法的正确性。     

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...