挖掘机液压泵载荷分析及编谱方法研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com试验-研究TestandReasearch挖掘机液压泵载荷分析及编谱方法研究李莺莺，，杨清淞，，刘志东，侯超’，邓伟倩’，许睿’，刘沛’，屈殿森1．天津工程机械研究院；2．SEW一工业减速机(天津)有限公司摘要I进行挖掘机液压元件的可靠性试验研究首先要获得其实际工况载荷谱。对挖掘机液压泵的载荷进行采集，经过载荷数据分析和处理，采用雨流法对液压泵压力载荷进行分段计数统计，并采用非参数估计的方法将载荷谱外推至全生命周期。经过对载荷谱的简化处理，最终得到适用于液压泵可靠性台架试验的试验加载

2、谱。关键词：挖掘机；液压泵；载荷谱；试验加载谱进行液压泵可靠性分析、试验方法等方面的研究，首液压泵载荷测试系统的构成如图1所示，液压泵的先需要获取液压泵的载荷谱，并以此为基础，开发符合实压力信号属于低频信号，选择lOrns的采样周期足以保证际工况的液压泵可靠性试验方法。采集到的信号不失真。图2为泵1出口压力p和泵2出口压力p在连续1液压泵载荷数据的采集两个工作循环下的曲线，信号呈明显的周期性变化，通过挖掘机用液压泵的受载情况主要由其双泵的出口同时采集的动臂液压缸行程位移、斗杆液压缸行程位压力表征。对液压泵的整体情况进行

3、分析，除了需要采移D、铲斗液压缸行程位移D和上车的回转角度A的集双泵出口压力外，还需要获得双泵出口流量、泵的二变化趋势，可以分辨出挖掘机一个工作循环的挖掘、提次调节压力等参数，此外还需要结合挖掘机的工作状升、回转、卸料、返回和下放的6个工作段，以便于对载荷态，同步记录载荷发生时在一个工作循环内所处的工作信号进行分析。段。因此，要对挖掘机动臂液压缸、斗杆液压缸和铲斗液压缸的位移，以及挖掘机的回转角度进行同步数据采2载荷数据的分析集。液压缸行程的测量可以采用拉绳式位移传感器，挖2_1样本容量的确定掘机回转角度的测量可以采用

4、非接触式的磁性位移传挖掘机液压泵工作过程的实测信号明显地随6段作感器进行间接测量。业工况的循环变化而周期性地重复。因此可将一个完整作者简介：李莺莺(1979一)，女，吉林桦甸人，高级工程师，博士，研究方向：工程机械载荷谱和节能技术。¨i杠敞{加15_2学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com试验-研究∞Mm64TestandReasearch的3阶Butterworth(巴特沃斯)低通滤波器进行滤波。图4在双泵压力开始相同的时刻；V2和V3段的时间区分发所示为压力信号滤波前后变化对比。生

5、在双泵压力开始不同的时刻；V3和V4的时间区分发生在回转角度信号变化率降低且泵2压力开始突然上升的时刻；V4和v5的时间区分发生在回转角度信号开始变化且泵1压力开始突然上升的时刻；V5和V6的时间区分发生在动臂液压缸位移开始降低且泵1压力开始突变上升的时刻；V6和v1的时间区分根据3个液压缸的位移判断，发生在位移开始增大且泵1压力突增时刻。工作段划分完毕后，将同一次测试同一测点相同工作段的载荷信号进行连接，以实现载荷信号的分段处理。图6所示为3个连续作业循环v5工作段信号数据连接前后的对比图。不同工况下各工作段的载荷特

6、征如表1所示。图4压力信号滤波前后变化对比2．3载荷特征分析将挖掘机典型的挖掘装载作业所包含的挖掘、提升、回转、卸料、返回、下放等6个工作段分别用V1，V2，V3，V4，V5，V6表示，不同工作段的载荷差异很大，分段作业的特性非常明显。应以工作段为基本单位进行载荷特征(a)数据连接前分析和载荷谱的编制，见图5所示。(b)数据连接后图6同一工作段载荷信号的连接30专203基于雨流计数的载荷统计l0对随机载荷进行统计处理的方法主要有功率谱法0和计数法。前者主要是通过快速傅立叶变换得到载荷的84868890929496ds功

7、率谱密度函数；后者是将载荷时间历程简化为有限个全循环或半循环，得到表征载荷量值及其出现次数关系图5载荷信号工作段的划分的载荷频次图。如果从功率谱密度函数图上发现载荷处各工作段划分的具体方法是：根据泵1和泵2出口于高频段，则用功率谱密度函数曲线和数值作为载荷压力的采集信号，同时参照动臂液压缸行程位移、斗杆液谱。如果载荷处于低频段，根据现有理论认为，在此情况压缸行程位移、铲斗液压缸行程位移和上车的回转角度下，零件的损伤只与幅值的大小和频次有关，需作计数信号进行综合判断。V2段为动臂提升段，根据挖掘机的分析。泵压力载荷功率主

8、要集中在2Hz以内，应对其进液压原理，提升段双泵合流，V1和V2段的时间区分发生行计数统计Il删5_2学兔兔www.xuetutu.com缸械第46卷I第2期总第496期用这种方法计数时，把应变时间历程曲线顺时针旋表1不同工况各工作段的载荷特征MPa转90。放置，想象有一系列宝塔形屋顶，雨流从屋顶开始物载荷工作段流下，在流到峰值处