基于真实载荷的挖掘机工作装置瞬态动力学分析_张卫国

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1、第47卷第12期机械工程学报Vol.47No.122011年6月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJun.2011DOI：10.3901/JME.2011.12.144*基于真实载荷的挖掘机工作装置瞬态动力学分析张卫国权龙程珩杨敬(太原理工大学机械电子工程研究所太原030024)摘要：用有限元法对挖掘机工作装置进行瞬态动力学分析，以6t小型挖掘机工作装置为研究对象，针对斗杆液压缸驱动铲斗撞击地面工况，用压力传感器、位移传感器测试出撞击过程各液压缸工作腔压力和位移变化曲线，以所获各液

2、压缸位移变化曲线和最大理论撞击力为驱动，用动力学仿真软件ADMAS对挖掘机撞击过程进行仿真，得出各铰销点在撞击过程中所承受载荷的变化曲线，采用测试所得各液压缸的驱动力验证仿真结果的准确程度。进一步将各铰销点受力的仿真结果作为工作装置的负载，对工作装置进行瞬态动力学分析，对比仿真计算与应力测试结果表明，对应测点的应力变化趋势基本一致，误差在10%以内，可为结构优化设计提供依据。关键词：挖掘机工作装置动力学分析应力试验中图分类号：TH137TransientDynamicAnalysisonWorkingDev

3、iceofExcavatorBasedonPracticalLoadZHANGWeiguoQUANLongCHENGHangYANGJing(InstituteofMechatronicsEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024)Abstract：Bytakinga6-tonsmallexcavatorworkingdeviceastheresearchobject,workingdevice’stransientdynamicanaly

4、sisisstudiedwithfiniteelementmethod.Whenbuckethitsgroundinthedrivingofstickhydrauliccylinder,theactualworkingpressuresanddisplacementsprocessofeachhydrauliccylinderaremeasuredwithpressureanddisplacementsensors.Theforcesofarticulatedpointsonworkingequipment

5、canbeobtainedbymeansofexcavator’skinematicssimulationinADMAS,motionsareobtainedfromhydrauliccylinder’sactualdisplacementsandtheoreticalmaximumdiggingforce.Incomparisonwithhydrauliccylinder’sactualworkingpressures,theresultsofsimulationinADMASareverified.Un

6、derdetrimentalworkingconditions,thetransientdynamicanalysisisconductedforfiniteelementanalysis.Incomparisonwithstresstestresultsandsimulationcalculationresults,itisshownthatthestressvariationtrendofcorrespondingmeasuringpointisbasicallyconsistent,andtheerr

7、oriswithin10%.Theresultsprovideabasisforfuturestructuraloptimization.Keywords：ExcavatorWorkingdeviceTransientdynamicanalysisStresstest力分布情况，为降低挖掘过程中的动态负载提供依10前言据。文献[2]用有限元法对挖掘机工作装置进行了静态分析和动态模态分析，结合应力试验，验证了有挖掘机在实际作业过程中经常需要破碎和剥限元分析结果的有效性。文献[3]采用压力和角应变离硬的表面，采

8、用冲击锤拆除建筑物，这样，工作同步测量方法对挖掘机挖掘过程进行试验，结合动装置常处于冲击载荷作用工作状况。为了研究冲击力学理论得出工作装置各测点的静应力、齿尖运动载荷对挖掘机工作装置的损伤程度，文献[1]把预先轨迹、各测点应力谱和挖掘阻力载荷谱，为研究挖定义的随时间变化的切削力函数作为挖掘机的外部掘理论和结构优化设计提供依据。通过总结已有的负载，计算得出各铰销点的载荷谱及工作装置的应研究工作可知，较少见对挖掘机撞