液压挖掘机工作装置动态测试与瞬态动力学分析

为了分析液压挖掘机工作装置在实际工况下的动态特性,以XE215G中型挖掘机为研究对象,利用实测的动臂、斗杆和铲斗油缸压力和位移数据,通过建立动力学模型间接计算所有铰点载荷。与此同时,测试动臂、斗杆大应力部位的应力-时间历程。对动臂、斗杆进行瞬态动力学分析,将瞬态动力学分析结果与测试结果对比,发现2种结果中测点处的应力变化规律基本吻合,证明瞬态动力学分析结果可信。瞬态动力学分析能够反映实际挖掘过程中的工作装置动应力分布规律,其他未测试危险点位置的应力-时间历程也可以根据瞬态动力学分析获得。     

液压挖掘机工作装置载荷谱测试方法

为了给液压挖掘机工作装置的疲劳试验研究提供基础数据,提出了一种能够反映实际作业工况的载荷谱测试方法。该方法以测试截面内力为基础,首先在斗杆无应力集中部位选定测试截面,其次通过布置应变片测量斗杆截面特定测点的应力来拟合斗杆截面内力,通过布置压力传感器和位移传感器同步测量工作装置油缸压力和伸缩量,最后建立力学平衡方程计算出斗尖载荷-时间历程以及工作装置各铰点载荷-时间历程,由载荷-时间历程可求得整机载荷谱和相关零部件的载荷谱。为了验证测试方法的正确性,进行了模拟仿真试验和室内样机加载试验。研究结果表明:斗尖载荷的计算值与仿真值相当吻合,误差在3%以内;斗杆截面特定测点应力的计算值与试验测试值吻合较好,最大平均误差在侧载工况下为3.48%,在正载工况下为6.46%;斗尖载荷的计算值与试验测试值基本一致;该方法得到的载荷谱不仅包含了正载的影响,同时也包含了侧载和偏载的影响,与实际情况更加接近;以截面内力为基础数据获得的载荷谱不受挖掘机细部结构的影响,对吨位相近、斗容量相同的各类挖掘机具有普遍适用性,也可用于其他机械载荷谱测试。     

液压挖掘机斗杆台架疲劳试验载荷等效方法

为了克服斗杆各铰点力分别编制成载荷谱进行疲劳试验加载时各力之间关联特性无法再现的问题,即为了获得能够反映实际工况,且能用于编制台架疲劳试验程序谱的基础载荷数据,提出一种复杂载荷等效方法。首先分别采用三维销轴力传感器、压力传感器、位移传感器和应变片,实测挖掘机工作过程中斗杆与铲斗的铰点力、油缸力、摇杆力、工作姿态及斗杆疲劳关键点应力时间历程;其次根据各铰点力的规律和斗杆的运动特征,确定在斗杆局部坐标系下进行台架疲劳试验的加载方案;再根据斗杆截面应力状态,提出以斗杆最大弯矩截面上应力最大点的应力一致为载荷等效基准,将斗杆上的各铰点力等效为斗杆局部坐标系下的1个单向载荷,最后将该等效载荷加载下斗杆结构上3个疲劳关键点的应力-时间历程与对应测点实测应力-时间历程进行对比。结果表明：2条应力曲线相关程度在1^#测点处达到97.21%,在2^#测点处为91.54%,在3^#测点处,相关程度略低,但也达到88.6%;各疲劳关键点处由等效载荷引起的损伤均与实测应力产生的损伤十分接近,从而验证了载荷等效方法的有效性;按该等效方法求得的等效载荷是编制斗杆疲劳计算载荷谱和台架疲劳试验程序谱的基础数据。     

日本一级建设机械施工技术人员问题解答(8)

问题1油压式挖掘机的部分油压回路示于下图,各油路的工作情况叙述如下,请你指出其中哪一项是错误的1)前泵是右转弯行驶,回转,斗杆油缸的油压源;2)操纵右转弯和回转手柄时,如果先接通右转弯油路,则不能同时接通动臂回转油路;3)同时操纵铲斗杆油缸与动臂油缸的手柄时,前泵使铲斗油缸,后泵使动臂同时工作;4)单独操纵斗杆和动臂油缸时,前后两     

挖掘装载机装载工作装置有限元分析

挖掘装载机是一种新型工程机械,其装载工作装置是特殊八杆机构.模拟了动臂油缸、翻斗油缸模型和工作装置的有限元模型,对工作装置在正载及偏载工况下进行有限元分析,得出动臂应力分布图,从而找出动臂结构上的最大应力分布区,为产品改进设计提供依据.     

液压挖掘机动臂的有限元分析

用Pro/E软件建立了液压挖掘机动臂的三维模型,对铰销间接触载荷的处理时采用经典弹性力学方法,选用板壳单元建立了动臂的有限元模型。对动臂的两种工况进行了计算,结合工作装置的静强度试验结果,进行对比分析,对现行设计提出了改进建议。     

挖掘机动臂结构模态分析

运用Pro/Mechanica软件对挖掘机动臂结构进行模态分析,得到了挖掘机动臂模态的各阶频率与振型及挖掘机动臂的模态频率与挖掘机发动机工作频率之间的关系;通过与针对性试验结果进行比较,验证了Pro/Mechanica结构分析结论的可靠度。     

瞬态动荷载对柔性路面的影响

采用连续变化的局部接触应力来描述轮胎-路面接触面内的瞬态动荷载,研究了瞬态动荷载对柔性路面的影响。把瞬态动荷载模型成功地应用于三维有限元分析,计算了柔性路面在双轮组一次作用下的动态响应。计算结果表明,柔性路面在不同路面温度下的响应依据力学分析模型是准静态或动态的改变,动态模型中考虑到了质量惯性力和阻尼的作用。并且,采用动态分析的路面响应时间历程与实际的相似程度比较高,如果忽略质量惯性力和阻尼的作用,HMA层底拉应变和路基顶面的压应力计算值会变小。     

基于平衡油缸的动臂势能回收系统参数设计与试验

为降低液压挖掘机的能量消耗,提出一种基于液压蓄能器和平衡油缸的动臂势能回收系统。以节能性为优化目标,以满足系统工作特性,减小蓄能器安装体积和延长蓄能器使用寿命为约束条件,对平衡系统的关键元件——液压蓄能器的工作压力、额定体积和充气压力等参数进行优化设计,分析不同的蓄能器体积和工作压力对系统节能效率的影响,确定最优的液压蓄能器参数;利用AMESim建立有无平衡单元的2种系统仿真模型,以3个比例节流阀和1个比例溢流阀代替传统多路阀对动臂的工作过程进行控制,并据此搭建了某1.5t液压挖掘机动臂势能回收系统试验平台。研究结果表明:仿真结果与试验结果吻合,系统的参数选择合理,仿真模型较准确;在所选取的液压蓄能器参数满足动臂操控性能和系统工作特性的前提下,动臂上升阶段,有平衡系统的无杆腔压力比无平衡系统的降低约2.5MPa,液压泵的出口压力降低约1MPa;动臂上升和下降工作周期内,势能回收和释放的整个工作周期的效率约为29%。     

敞口式盾构挖掘装置有限元分析及试验研究

挖掘装置是敞口式盾构的重要部件,对敞口式盾构的作业性能起着决定性的作用。以北京市三一重机有限公司研制的首台敞口式盾构挖掘装置为研究对象,利用有限元软件,建立了挖掘装置有限元模型。选取铲斗挖掘模式和伸缩臂挖掘模式进行了强度和刚度分析,得到了挖掘装置的应力云图和位移云图,为敞口式盾构挖掘装置的设计和改进提供参考。对挖掘装置进行了应力测试,对仿真和测试结果进行了比较,验证了仿真结果的有效性。挖掘装置已成功应用于北京地铁6号线2期工程的实际施工中。     

随机路面激励下汽车悬架弹簧应力分析

基于整车八自由度动力学模型和路面四轮相关随机输入时域模型,得到了悬架弹簧随机应力的时间历程,在此基础上采用离散二进小波变换,对弹簧随机应力时间历程进行多层小波分解及重构,并对分解后的应力历程应用改进的四峰-谷值雨流计数法进行统计分析,得到应力频次的分布情况。研究结果为汽车悬架零件的疲劳损伤分析提供新的参考。     

基于柴油机万有特性分析的进出口独立控制挖掘机节能研究

挖掘机采用泵阀复合进出口独立控制液压系统较传统抗流量饱和的负载敏感系统（LUDV）可显著降低阀口工作压差，提高能量利用效率，同时降低柴油机转速及其扭矩输出，改善柴油机的燃油经济性，但在动臂下降、回转制动工况时液压系统功率输出较小，柴油机工作于低负荷工况，尚有较大节油空间。为优化柴油机工作区域，进一步提高泵阀复合进出口独立控制挖掘机的整机经济性，提出基于柴油机万有特性分析的柴油机-液压泵功率匹配方案。通过对比泵阀复合进出口独立控制系统与LUDV系统的动臂工作特性和回转特性，明确动臂单动作、回转单动作时的功率范围，并依据柴油机万有特性曲线，分析2个系统在相应工况时柴油机的工作区域，指出对于泵阀复合进出口独立控制系统，当动臂下降、回转制动时，柴油机输出功率远小于1 800 r·min^-1所对应的额定功率。为改善此工况时柴油机的经济性，基于柴油机三缸工作模式和柴油机两缸工作模的万有特性曲线，确定功率匹配的控制策略，当挖掘机动臂举升时，柴油机全部气缸工作，动臂下降时，柴油机采用两缸工作模式；当以最大半径回转启动时，柴油机全部气缸工作；以最小半径回转启动时，柴油机采用三缸工作模式；回转制动阶段，柴油机工作于两缸模式。建立整机动力系统试验平台，进行动力性和经济性比较试验。试验结果表明：在满足的动力性的前提下，采用柴油机多个气缸停缸技术，动臂单动作举升过程中降低燃油消耗20%，在最大半径回转过程中，可降低燃油消耗40%，在最小半径回转过程中，燃油消耗降低20%，节能效果明显。     

绿化修剪车避障工作装置运动学分析

以绿化修剪车的工作装置为研究对象,通过矩阵分析法建立了工作臂矢量运动方程,完成了机械臂的运动学分析。同时,运用ADAMS对绿化修剪车的工作装置进行了运动学仿真,得到了绿化修剪车触杆的运动包络图和割草机触杆末端的位移、速度及加速度,验证了机械臂数学模型的正确性。最后,根据绿化修剪车工作装置的实际运动情况和仿真结果,推算出绿化修剪车的最大作业速度和避障时间,为后续液压系统设计和工作臂的控制设计提供了理论依据。     

基于UG的钩臂车钩臂的静力学分析

为优化钩臂车钩臂装置的性能和质量,采用UG软件建立钩臂装置的数模,并对其进行有限元静力学分析。通过简化模拟钩臂装置的工作状况,对其进行受力分析,并根据钩臂的材料属性建立有限元分析模型,分析其变形和应力分布情况,对钩臂的结构优化和安全工作提供了理论支持。     

自调式膜片弹簧离合器的力学特性与疲劳分析

以某车型自调式膜片弹簧离合器为研究对象,建立其有限元模型,在此基础上分别对膜片弹簧、力感应弹簧、离合器盖和压盘进行静力学、模态、瞬态动力学和疲劳分析。通过静力学分析说明其设计是安全的;通过模态分析获得其固有频率及振型,为避免共振提供理论指导;通过瞬态动力学分析获得各构件的动力学特性,表明其工作特性达预期要求;通过疲劳分析获得其最大应力值与最大应力点位置,为离合器的结构设计提供优化方向。文章的研究结果可为自调式膜片弹簧离合器的结构设计和优化提供理论依据。     

动载作用下旧沥青路面加铺混凝土路面结构力学响应分析

为了研究旧沥青路面加铺混凝土路面结构在动态荷载作用下的力学响应,利用有限元软件ANSYS建立了加铺后的路面结构有限元模型,并对模型采用了full法进行求解,通过对模型施加半正弦动态荷载,研究了旧路、加铺层的设计参数和荷载运行速度对加铺后路面结构的瞬态动力学响应,并对混凝土加铺层拉应力进行了时间历程分析。结果表明,荷载驶过混凝土加铺层瞬间会对混凝土板块形成明显的冲击作用,速度越快造成的冲击效果越不明显,旧路沥青层动弹性模量对混凝土加铺层最大拉应力影响较低,综合地基的回弹模量和沥青层厚度对最大拉应力影响较高,加铺层厚度的变化大于加铺层动弹性模量变化对拉应力的影响。     

凸轮轴疲劳及瞬态动力学特性研究

综合考虑轴承支承刚度、轴段摩擦状况、曲轴转速波动及缸内爆发压力的影响,建立某凸轮轴动力学模型。基于该模型进行凸轮轴三维瞬态动力学及疲劳安全分析,结果显示凸轮轴最大应力点出现在第1缸轴段的圆角位置,最小疲劳安全系数为3.094。将原瞬态动力学模型的计算结果与不考虑曲轴转速波动时的结果进行比较表明,转速波动的存在可以改变凸轮轴瞬态的动力学状态,在气门全开位置时最大应力点峰值普遍偏小且发动机基频第2阶次对该处应力幅值影响较大。     

装载机动臂疲劳寿命预估研究

以ＺＬ５０装载机动臂关键部位实测的应力谱和１６Ｍｎ焊接头疲劳试验数据为依据，建立了随机载荷下结构疲劳寿命计算的概率模型，根据该模型对装载机动臂进行了可靠疲劳寿命计算。预测结果与实际使用寿命取得一致，为动臂疲劳强度评估及结构改进提供了依据。     

沃尔沃小型挖掘机EC60C

新的EC60C型挖掘机的特点是具有同类挖掘机中最强劲的挖掘力和撕断力.由于具有先进的大臂和附属装置结构设计,这种动力集中的小型挖掘机可以增加挖掘距离、挖掘深度和挖掘高度.通过减小铲斗和铲斗倾翻装置,沃尔沃使经过验证的技术更加先进,可以提供更大的撕裂动力;由于采用了铰接式大臂,各个方向的作业范围更大.     

重型自卸车举升结构件改进设计及分析

针对某重型自卸车三角臂在用户使用过程中出现断裂现象,运用柔性多体系统动力学方法,建立了基于ADAMS软件平台的整车刚柔耦合多体动力学仿真分析模型.将举升机构中的三角臂作为柔性体置于整车模型中,捕获其应力最大部位及发生时刻并评价了其动强度.提出3种结构改进方案,并从应力、变形、经济性等方面对3种方案进行对比分析,从而确定最优方案,实现了对举升机构关键件的合理改进.