正铲液压挖掘机水平推压工作范围研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com正铲液压挖掘机水平推压工作范围研究黄智奇，吴维石，张羽林，陈露丰，宁晓斌(浙江工业大学)摘要：提出一种可以高效而精确地获得特定平面上挖掘机水平推压最大距离的方法。基于对正铲液压挖掘机运动学分析并排除挖掘机水平推压时铲斗姿态的盲位盲角，得到挖掘机水平推压的工作范围。利用此工作范围，测量得到在特定水平面上挖掘机水平推压的最大距离。将该最大距离测量值与其他方法测得的数值进行比较，证明了此方法的正确性。此方法为进一步优化挖掘机运动学性能提供了有力的支持。关键词：挖掘机；运动学；水平推压；工作范

2、围液压挖掘机无论是在农田水利、建筑工程，还到该水平面上可水平推压的始末点位置而求得距是在交通建设、矿山采掘、管道铺设，甚至在现代化离，而此方法在精度和效率上均不理想。军事工程等领域都有广泛的应用【l_31。由于挖掘机广本文基于挖掘机运动学分析，分析并绘制挖掘泛应用带来的作业对象和环境变化大【4j，人们对于机可实现水平推压的工作范围，再对此工作范围实挖掘机各项运动学性能指标的要求越来越高。现水平推压的可行性进行分析证明。最后，通过不目前，在挖掘机运动学性能指标方面的设计研同测量方法的测量结果对比，进一步证明了该方法究多集中

3、于工作装置的工作范围，即最大挖掘深的正确性。度、最大挖掘半径、最大挖掘高度翻。而水平推压作1挖掘机建模与仿真为正铲液压挖掘机最常见和最重要的工作方式之一1．1建模与约束添加，人们在对挖掘机做运动学性能优化的时候考虑得较少。其中一个重要原因就是对于需要同时操以某正铲液压挖掘机为原型，利用UG软件建纵动臂、斗杆、铲斗3个液压缸才能实现水平推压立三维模型，再将其导人ADAMS软件中，三维模型的工作装置，需要获得特定平面上水平推压最大距图如图1所示。对于本研究内容，其主要工作装置离这项指标比较困难。目前常采用多次手动调试得模型包

4、括：动臂、动臂液压缸及其活塞杆，斗杆、斗图1三维模型图作者简介：黄智奇(199O一)，男，浙江富阳人，在读本科，研究方向：车辆工程。一32—学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com三藿、J时间s图3进行仿真Ⅱ时角LEHG的值诖鲢时间c／s图4进行仿真Ⅱ时铲斗液压缸的长度2．86s之间低于3．55m。而根据两次仿真结果，包6284O4络线2未处于包络线1范围的时间是1．92～2．86s，OOOOOO即为图2中ecd段曲线。由此推断出包络线2与包络线1非重叠区域是水平推压时铲斗姿态的盲位盲角区

5、域。为进一步排除包络线1与包络线2重叠范围^内的其他盲位盲角区域，本文分别在相对于铲斗停拯罡机水平面一2m，一1m，0m，1m，2m，3m，4m，5II1{皿蝴的各水平面对挖掘机做水平推压运动进行仿真。删除3个液压缸上的移动驱动。对铲斗分别施加沿着、y方向的移动驱动和绕z方向的转动驱<：／7,J动，使挖掘机产生一系列水平推压运动。绘制出铲斗斗尖运动轨迹线，见图5中的曲线3。0．05．010．015．0同时，测得／_EHG和铲斗液压缸长度的变化情水平距离xlm况，见图6和图7。图5铲斗斗尖轨迹图从图6和图7的测量结果可以分

6、析出此挖掘挖掘机整体工作范围与忽略铲斗液压缸可伸缩范机在各平面进行水平推压时均没有盲位和盲角。再围时的挖掘机水平推压工作范围的重叠区域。从图像分析，排除过渡过程，挖掘机沿单段直线水2-3对比验证平推压仿真时，／__EHG的值呈单调变化，而铲斗液为进一步验证此测量方法的正确性，将此方法压缸的长度多数段呈单调变化，少数段略有浮动但求得的特定水平面上，水平推压最大距离与多次手变化范围非常小。从而可以推断出，包络线1与包动调试的测量结果进行对比。因为相对于铲斗停机络线2重叠区域内没有水平推压时铲斗姿态的盲水平面0m，1m，2m的

7、各水平面是挖掘机水平推压位盲角。的最常作业平面，故只测量此3个平面的水平推压所以挖掘机水平推压的工作范围可以认为是最大距离，分别记作厶，：，￡，。对比结果见表1。---——34·-———学兔兔www.xuetutu.com一o赵时间眺图6水平推压运动仿真时／EHG的值赵图7水平推压运动仿真时铲斗液压缸的长度表1两种测量方法的结果mmodelingandsimulation[J]．CanadianMetallurgicalQuar-测量项目2tedy，2008(1)：2-10．[3]3张卧波，杨俊峰，王建明，等．挖掘机工作

8、及运动状态的多次手动调试测量结果4．033．963．90仿真与应用研究叨．农业工程学报，2008(2)：149—151．[4]徐兵，朱晓军，刘伟，等．挖掘机工作装置运动学建模与本文所述方法测量结果4．O623．9473．902仿真[J】_机床与液压，2011(9)：97—99．通过表1两种方法的测量结果对比，可以看出