挖掘机实际挖掘仿真及动臂结构改进

挖掘机作为重要的工程机械,广泛的应用于各个领域,在土石方工程中起着举足轻重的作用。工作装置是挖掘机的重要组成部分,直接参与挖掘工作,其结构的强度、刚度对挖掘机整体性能有着重要的影响。采用ANSYS软件中APDL语言建立有限元模型,将阻力系向切削刃合成,运用雅克比矩阵法建立挖掘机阻力计算模型,将计算结果施加到有限元模型上模拟实际挖掘过程中载荷,同时与实际应力测试结果对比,验证该方法的正确性,在不同工况下对挖掘机有限元模型进行分析,选出最危险工况,对受力最大部件动臂进行结构改进,改进后整体结构最大应力减少46.9%。     

挖掘机工作装置动力及有限元联合仿真分析

通过PROE软件对挖掘机工作装置进行三维模型的建立,在多体动力学软件ADAMS中对工作装置虚拟样机进行了动力学仿真分析,得出了挖掘机工作装置在复挖掘工况下各铰点的受力情况。取各铰点最大受力姿态及大小为工作装置进行有限元分析,为设计优化提供依据。     

挖掘机斗杆各铰点力计算及有限元分析

建立挖掘机斗杆各铰点在任意姿态下的受力数学模型.在Pro/E软件的草绘模块中绘制挖掘机工作装置的二维模型,并利用其尺寸驱动功能模拟工作装置各个铰点任意姿态下的位置关系.通过测量、计算得出斗杆在指定工况下各铰点受力情况.利用这一方法对詹阳动力重工有限公司某型挖掘机斗杆进行了有限元分析.     

液压挖掘机动臂有限元分析研究

以某液压挖掘机为研究对象,对其工作装置进行受力分析。使用Pro／Engineer软件对其动臂进行三维建模,运用Hypermesh软件创建动臂的有限元模型,在危险工况下,使用ANSYS软件对其进行静强度分析,得出动臂的应力和变形云图,从而为挖掘机的设计提供参考。     

基于SolidWorks的挖掘机铲斗分析与优化设计

挖掘机铲斗是挖掘机工作装置中最为重要的部件之一,其在工作时,与石块、土壤等直接接触,工作条件极为恶劣。其结构设计的合理与否,直接影响到挖掘机铲斗的使用寿命。为解决这一问题,采用SolidWorks Simulation对挖掘机铲斗进行有限元分析,采用实体、壳体混合有限元网格模型,并进行相应的约束及载荷的加载,得到其在极端条件下的应力分布状态。并应用SolidWorks Simulation中结构参数优化功能,对挖掘机铲斗进行优化设计,以此改善挖掘机铲斗在极端工况下的受力,从而提高其使用寿命。     

小型挖掘机工作装置三维建模及有限元分析

以某国产小型液压挖掘机工作装置作为研究对象,用Pro/Engineer建立起了挖掘机的工作装置的三维模型,并进行了模拟装配和有限元模型分析;针对2个种典型的工况位置进行了受力分析,并且利用有限元分析法对处于2个工况条件下的动臂进行了应力和变形分析,得出在2个工况下动臂的应力集中和变形的具体模拟数值和趋势,分析结果为挖掘机物理样机的制造以及新机型设计方案的评估提供了理论基础和有效参考数据.     

挖掘机工作装置的CAD模型简化

针对液压挖掘机工作装置的CAD模型在进行有限元分析时存在网格划分质量差、计算时间长等问题,利用UG软件的二次开发功能,并通过C++语言编程,实现了挖掘机工作装置模型的过程简化,提高了其有限元模型的分析精度和设计效率。首先,利用C++语言和二次开发函数UG/Open API编写的程序,将模型中不影响分析结果或对分析结果影响很小的细小特征进行删除;然后,通过程序自动提取工作装置模型的中位面;最后,利用连接、缝合操作对中位面模型进行了完善,使其有利于模型的网格划分和分析。研究结果表明,通过各步骤对挖掘机的工作装置模型进行简化后,网格划分的质量和有限元分析的精度得到了改善,大大降低了在CAE软件中的分析时间,从而提高了设计效率。     

液压挖掘机工作装置有限元分析

以某液压挖掘机工作装置为研究对象,针对现有动臂、斗杆独立简化分析存在的问题,基于斗杆挖掘工况对动臂进行应力测试。运用三维建模软件Catia以及有限元分析软件Hypermesh、Abaqus对工作装置整体进行几何建模与有限元结构应力分析,用实测应力值验证工作装置有限元模型的有效性。结果表明,实测应力与有限元计算应力变化趋势一致,反映了工作装置整体的静应力特性,为工作装置进一步结构优化设计提供了参考依据。     

液压挖掘机动力学仿真与试验分析

为探究液压挖掘机在工作时发生疲劳失效的影响,基于SY235反铲液压挖掘机实验平台,运用仿真软件对其工作装置进行动力学仿真分析,得到关键铰接点的受力曲线,在实验平台上测试得到对应位置的应力、应变曲线,对比验证模型和仿真结果的正确性,为后续研究疲劳寿命节约成本、减轻工作量.     

有限元接触分析在风力发电机联接部件上的应用

针对风力发电机塔架底部和基础之间的螺栓联接进行了非线性有限元接触分析.首先根据接触分析的有限元理论建立模型,之后应用BLADED软件计算载荷,得到实际工况下各部件的变形、应力和应变,找出受力最大的螺栓.有限元接触分析结果与理论计算结果吻合,都表明材料的强度满足要求,结构安全.     

基于接触应力的挖掘机工作装置有限元分析

以斗容量0．5m3单斗液压挖掘机为例,分析了传统的挖掘机工作装置有限元分析方法的不足。引入接触应力方法,对挖掘机工作装置进行整体有限元分析。介绍了接触应力及其应用过程,这一有限元分析方法更符合挖掘机工作装置在实际特定工况下的受力状态。     

液压挖掘机工作装置的动力学分析及控制

对液压挖掘机的工作装置进行三自由度的动力学分析,利用拉格朗日方法建立其动力学方程,并对挖掘机计算机控制进行了改造,绘出了PID控制的框图以及铲斗轨迹跟踪方程表达式.研究结果可以用于挖掘机工作装置的轨迹规划和运动控制.     

地铁盾构刀盘改造的有限元分析

对改造后的地铁盾构刀盘进行有限元分析,利用Solidwork软件对改造刀盘进行模拟仿真,得出刀盘施工状态下的应力云图,为改造后的刀盘能够正常施工提供理论及实验依据.     

柱塞泵压力脉动对液压挖掘机振动特性的影响

针对柱塞泵压力脉动对液压挖掘机振动特性的影响,建立包含发动机、柱塞泵、回转平台、驾驶室在内的液压挖掘机整机的动力学模型。分析作用在液压挖掘机上的柱塞泵压力脉动激励、发动机激励、路面激励3种外激励特性,研究液压挖掘机在外激励作用下的振动性能,揭示柱塞泵压力脉动激励对液压挖掘机振动特性的影响机理,并通过试验进行验证。研究表明:当液压挖掘机处于定置回转、定置工作以及行走工况下,柱塞泵压力脉动激励将对液压挖掘机动态性能产生影响,而当液压挖掘机处于定置怠速工况下,柱塞泵压力脉动激励较小,此时其对液压挖掘机动态性的影响也较小。     

挖掘机动臂有限元模态分析

液压挖掘机在工作时由于冲击和振动会引起较大的动态应力,可能造成结构的破坏.在ANSYS环境下对某小型液压挖掘机的动臂进行了建模,分完全自由状态和实际约束状态两种情况对该挖掘机动臂的模态进行了三维仿真分析,提取和扩展了前15阶模态,考察了其固有频率和主振型,为做挖掘机动臂相应分析提供了重要的模态参数,为液压挖掘机的动臂及工作装置整体的振动特性分析及结构动力特性的优化设计提供了依据.     

挖掘机工作装置负载口独立控制系统节能特性研究

传统的挖掘机负载敏感系统利用1根阀芯同时控制着液压执行器的进、出口油路,在实现运动控制的过程中,造成了多余的节流损失,使得系统能耗大、效率低,为此,结合负载口独立控制技术,采用了5个二位二通比例阀作为主控制阀,设计了挖掘机工作装置负载口独立控制系统,利用机械动力学分析软件ADAMS建立了挖掘机工作装置的动力学模型,利用液压系统仿真软件AMESim分别建立了负载敏感系统仿真模型和负载口独立控制系统仿真模型,分别对两种系统在平整土地作业工况进行了联合仿真分析。仿真结果表明:挖掘机的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸在两种系统中均能很好地完成指定运动轨迹,而且相较于负载敏感系统,负载口独立控制系统的节能效率明显提高,平均节能效率可达到14.47%。     

WY32型挖掘机液压系统中主控阀组的修复工艺及实践

通过对WY32型等多台挖掘机在施工中出现的工作装置动作迟缓、作业无力等现象进行分析,找出了产生上述故障现象的主因是挖掘机液压系统中主控制阀组的阀孔和阀芯工作表面的磨损拉伤。对比各种配件修复技术特点,决定利用研磨——电刷镀修复工艺对阀体孔和阀杆磨损进行修复的方案并实施。重点介绍了研磨棒的制作及研磨修复工艺、电刷镀预处理方法及修复工艺,使阀孔和阀杆的最佳配合间隙得以保证。最后带负荷试机,故障现象消失。投入施工后运转超过一年,液压系统未出现异常。     

挖掘机铲斗结构优化

采用传统的方法对挖掘机反铲工作装置的铲斗进行结构优化存在工作量大、不精确和不直观等缺点.利用Pro/E三维软件建立WY100C液压挖掘机铲斗实体模型,并应用Pro/Mechanica模块对挖掘机铲斗的设计模型在受最大应力的危险工况下挖掘时进行强度分析和变形分析.在证明了WY100-C挖掘机铲斗的设计满足强度要求前提下,运用参数优化设计的方法对铲斗的结构进行优化,减轻铲斗的重量,改善了铲斗的结构,为挖掘机铲斗的设计改进提供了理论依据,对其它液压挖掘机铲斗的研制开发也有一定的借鉴意义.     

Mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths

In order to solve the problem that hydraulic excavator in the real working process cannot meet the design requirements and reveals insufficient digging force, a new method on mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths is introduced and discussed in this paper. Considering the characteristics of consecutive digging process of hydraulic excavator, a digging path is composed of bucket digging trajectories and arm digging trajectories. The feasible working region is divided into a series of uniform paths according to the working position of boom. The practical digging performance of excavator is evaluated based on the digging force parameters under combined work condition of the discrete points on the digging paths. It is turned out that the method is more accurate to analyze excavator’s real-world digging performance via the analysis of some practical cases. Based on the new digging performance analysis method, the optimization mathematical model is built to ensure the digging force under combined work condition and the average digging force of every operating path as big as possible. The layout design of hinge position on the working device is optimized through genetic algorithm. The optimization result shows that a certain model of an excavator’s maximum digging force on the customary digging paths is improved by 10% and the average digging force is improved by 4% after the optimization on the working device of the excavator with weak digging force.