發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 02:10

【摘要】：隨著我國(guó)“一帶一路”建設(shè)的鋪開,以及高鐵高速等交通網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,國(guó)家在各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的投入比重越來(lái)越大,而挖掘機(jī)作為國(guó)家新時(shí)代基礎(chǔ)建設(shè)中不可或缺的工程機(jī)械,其性能的優(yōu)越性、產(chǎn)品的可靠性至關(guān)重要。整個(gè)挖掘機(jī)系統(tǒng)中,工作裝置作為其主要執(zhí)行機(jī)構(gòu),其性能的好壞以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)劣將直接決定挖掘機(jī)的工作效率以及使用壽命等一系列問題。由于實(shí)際挖掘?qū)ο蠛铜h(huán)境的復(fù)雜性,其所受挖掘阻力一直是挖掘機(jī)作業(yè)過(guò)程中難以確定的因素,它對(duì)挖掘機(jī)的性能分析以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析起著至關(guān)重要的作用。此外,由于駕駛員的作業(yè)習(xí)慣以及工作環(huán)境的復(fù)雜性,挖掘機(jī)作業(yè)軌跡也是難以確定。本文中采用新的挖掘阻力計(jì)算方法,即極限挖掘力,在考慮了阻力矩影響條件下,以實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得法向力系數(shù)和阻力矩系數(shù)范圍為基礎(chǔ),基于組合挖掘方式對(duì)液壓挖掘機(jī)進(jìn)行性能分析;此外,由于實(shí)測(cè)挖掘阻力和被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力變化的同步性,故選取組合挖掘軌跡上挖掘阻力最大時(shí)相對(duì)應(yīng)的姿態(tài),并以動(dòng)臂為例,基于新舊兩種挖掘力模型進(jìn)行強(qiáng)度分析,證明了極限挖掘力模型的安全性和可靠性,其內(nèi)容對(duì)國(guó)產(chǎn)液壓挖掘機(jī)設(shè)計(jì)研究工作有一定的借鑒意義。本文具體研究?jī)?nèi)容有如下方面:(1)分析了解挖掘機(jī)的機(jī)構(gòu)特點(diǎn),建立了挖掘機(jī)整機(jī)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,在考慮挖掘阻力矩的基礎(chǔ)上,建立了新的極限挖掘力求解模型,為后文挖掘機(jī)性能分析和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析提供了理論基礎(chǔ)。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,利用測(cè)得的輸入?yún)?shù)計(jì)算出理論切向阻力、阻力矩和法向阻力,對(duì)比它們之間的比值關(guān)系,得到求解極限挖掘力所需的法向力系數(shù)和阻力矩系數(shù)合理范圍,再通過(guò)比較實(shí)測(cè)挖掘阻力和被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的關(guān)系,為后面進(jìn)行強(qiáng)度分析選取姿態(tài)角作鋪墊。(3)基于實(shí)測(cè)挖掘軌跡,采用鏟斗挖和斗桿挖組合挖掘的方式,并基于極限挖掘力模型計(jì)算挖掘軌跡上各離散點(diǎn)挖掘阻力,通過(guò)分析各軌跡上最大挖掘力和平均挖掘力,以及繪制挖掘力圖和限制因素圖,對(duì)挖掘機(jī)性能進(jìn)行分析,并通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)挖掘軌跡阻力值,證明組合挖掘方式的合理性。(4)在實(shí)際試驗(yàn)中,挖掘阻力和被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力有同步變化規(guī)律,故選取組合挖掘軌跡上五個(gè)挖掘阻力最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的姿態(tài)角,分別基于極限挖掘力和傳統(tǒng)理論挖掘力模型,以動(dòng)臂為例,進(jìn)行強(qiáng)度分析,證明了極限挖掘力的安全可靠性。
【圖文】：

極限挖掘力時(shí)，引入了法向力與切向力比值 ε 和阻力矩與切掘情況是復(fù)雜多變的，挖掘機(jī)所受挖掘力也無(wú)法得到固定結(jié)不能簡(jiǎn)單定義，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，找出法向力、阻力矩分別為后續(xù)求解準(zhǔn)確的極限挖掘力，并進(jìn)行性能分析和強(qiáng)度分析應(yīng)力情況下，與實(shí)際挖掘力比較，找到二者之間關(guān)系，為后態(tài)做鋪墊。實(shí)驗(yàn)測(cè)試力和斗桿挖掘力模型如圖 2.8 所示，通過(guò)分別對(duì)鉸點(diǎn) A、B，三個(gè)方程中只有切向力、法向力和阻力矩為未知量，可以要測(cè)得挖掘機(jī)三組挖掘姿態(tài)角以及三組油缸壓力來(lái)計(jì)算挖掘平臺(tái)分別對(duì)挖掘姿態(tài)角位移、三組油缸壓力以及若干測(cè)點(diǎn)應(yīng)續(xù)性能測(cè)試及強(qiáng)度分析提供基礎(chǔ)。本次測(cè)試是在國(guó)內(nèi)某實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，作業(yè)對(duì)象為Ⅲ級(jí)土壤，，現(xiàn)場(chǎng)挖掘情況如圖 3.1

3.1.1 角位移測(cè)試角位移測(cè)試，可測(cè)得動(dòng)臂、斗桿和鏟斗相互之間的夾角，通過(guò)三組挖掘姿態(tài)夾角，可求得斗齒尖的挖掘軌跡，再輔以挖掘機(jī)三組油缸壓力，可得到真實(shí)挖掘阻力結(jié)果。目前主要采用的測(cè)試方式有：1、傾角傳感器，此種傳感器的一大優(yōu)點(diǎn)便是安裝方便，通過(guò)測(cè)量桿件的絕對(duì)轉(zhuǎn)角，結(jié)合桿件的幾何尺寸來(lái)得到構(gòu)件之間的相對(duì)角度。2、拉線傳感器，該類傳感器在測(cè)量位移方面有較多應(yīng)用，通過(guò)測(cè)量油缸的線位移，再根據(jù)驅(qū)動(dòng)空間和關(guān)節(jié)空間之間的相互關(guān)系，將三組油缸線位移轉(zhuǎn)換成角位移。3、角位移傳感器，該類傳感器價(jià)格實(shí)惠，普及率高，主要通過(guò)電位計(jì)原理直接測(cè)試兩組桿件相互之間夾角。本次測(cè)試采用 NS-RB 角位移傳感器分別對(duì)挖掘姿態(tài)的三組夾角值進(jìn)行測(cè)試，角位移傳感器如圖 3.2 所示。通過(guò)將三個(gè)傳感器分別放置在主機(jī)和動(dòng)臂、動(dòng)臂和斗桿以及斗桿和鏟斗的銷軸連接位置，完成測(cè)試過(guò)程�，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)角位移傳感器安裝如3.3 圖所示。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU621

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2605271