基于工作装置主尺寸变化条件下的反铲挖掘机综合挖掘性能分析

为了实现对液压挖掘机综合挖掘性能的评价,提出一种基于工作装置尺寸变化因素的研究方法。以挖掘范围和挖掘力为研究对象,分别考虑挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘,选取机重相近的挖掘机的工作装置尺寸并进行动臂、斗杆和铲斗因素下的综合挖掘性能分析,应用仿真软件绘制包络图,并获得挖掘工作尺寸及各液压缸挖掘力。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作装置各尺寸对于挖掘性能的影响规律。研究结果表明,运用坐标系变换法建立杆件坐标系并计算挖掘包络图,各组仿真的工作尺寸变化趋势与理论相符。建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10.3%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达11.8%。综合挖掘性能分析方法针对工作装置的设计方面具有重要意义。     

基于极限轨迹的挖掘机工作装置动力学分析

针对液压挖掘机工作装置动态特性研究的问题,提出了一种工作装置铰点力动力学分析方法。采用理论挖掘力计算模型,分别计算得到了沿铲斗挖掘与斗杆挖掘两条极限挖掘轨迹上的理论挖掘力分布;通过对工作装置三维模型的合理简化,建立了其动力学仿真模型;通过对比仿真轨迹中最大挖深点与其实际坐标位置,验证了动力学模型的正确性;分别以铲斗挖掘力和斗杆挖掘力为载荷,进行了两条极限挖掘轨迹的动力学仿真。研究结果表明:工作装置铰点力在挖掘过程中随理论挖掘力而进行动态变化;该研究结果为液压挖掘机工作装置动态特性的研究及动应力分析提供了理论基础。     

基于虚拟样机的液压挖掘机工作装置最大挖掘力分析

针对液压挖掘机工作装置挖掘力的分析计算与优化问题,对工作装置在斗杆挖掘工况下的最大挖掘力及工作装置关键铰接点空间位置对其最大挖掘力的影响进行了研究,提出了采用机械系统与液压系统联合仿真的方法,建立了某液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,分析斗杆油缸以系统最大压力工作,铲斗油缸、动臂油缸闭锁时,在整个挖掘范围内,工作装置的挖掘力图谱,并确定了最大斗杆挖掘力.在此基础上,以最大斗杆挖掘力为设计目标,通过试验设计方法,研究了工作装置机构铰接点空间位置对斗杆挖掘工况下最大挖掘力的影响.研究结果表明,液压挖掘机最大挖掘力达到国外同类产品水平,同时找出了铲斗最大挖掘力位置及数值,为工作装置优化设计和结构强度分析提供了有效依据.     

液压挖掘机工作机构尺寸对挖掘力发挥的影响

提出一种改变工作机构尺寸对液压挖掘机挖掘力发挥影响的研究方法。针对挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘工况,选取机重相近的挖掘机的工作机构尺寸进行动臂、斗杆和铲斗影响下的挖掘力分析,应用仿真软件获得各液压缸挖掘力并绘制相应的挖掘力曲线。以相近吨位的某挖掘机为例,验证了工作机构各尺寸对于挖掘力发挥的影响规律。研究结果表明:建立挖掘力计算模型,对比各组挖掘力变化趋势,在斗杆挖掘中,随斗杆尺寸变化,斗杆最大挖掘力变化率达10%;铲斗挖掘中,随铲斗尺寸变化,铲斗最大挖掘力变化率达12%。此分析方法对于工作机构的设计具有重要意义。     

基于多体动力学与颗粒动力学耦合的挖掘载荷计算与研究

为获得较为精确的挖掘阻力,进一步求出挖掘机所受的动态载荷,建立了多体动力学-颗粒动力学耦合的动态仿真方法.首先,建立挖掘机工作装置三维模型,以实测的动臂、斗杆和铲斗油缸位移变化曲线作为驱动,完成挖掘机工作装置的多体运动学分析,获得铲斗质心处的运动速度、铲斗相对斗杆和连杆在铰点上的角速度.然后,通过离散单元法建立挖掘介质的颗粒模型,利用已求得的铲斗运动参数对其运动进行定义,模拟铲斗在挖掘时的真实工况,求得铲斗在挖掘不同介质时所受的挖掘阻力和阻力矩,最后再通过多体动力学分析求解各铰点处的动态载荷.分析表明,挖掘介质为矿石与干砂时,挖掘阻力和阻力矩波动更为明显且铰点载荷也更大.     

液压挖掘机工作机构尺寸变化对其作业性能的影响规律研究

以液压挖掘机的工作区域为对象,针对工作机构尺寸变化对挖掘范围及作业性能指标的影响进行研究,依据性能要求逆向为工作机构尺寸优化设计提供方向策略。分别考虑挖掘作业中的斗杆挖掘和铲斗挖掘典型工况,利用开发的工作装置运动分析软件绘制了相应的挖掘轨迹的包络曲线。分析工作机构中动臂、斗杆、铲斗尺寸变化对整机挖掘作业性能指标的影响规律,同时对工作机构进行动力学分析,并优化复合挖掘力。结果表明:动臂尺寸增加时,最大挖掘深度、挖掘半径分别增幅达5.56%、13.31%,最大挖掘高度、卸载高度增幅分别达51.36%、53.87%。斗杆尺寸增加使其4种主要工作尺寸总体变化率在5%以内,增加幅度较低,其中挖掘高度的相对增幅率是下降的。铲斗尺寸增加,最大挖掘深度增幅最大为2.7%,且相对增幅变化率均匀;最大挖掘高度、挖掘半径总体变化率在1.3%左右,最大卸载高度呈下降趋势。优化后获得较大的挖掘力为532.16 k N较斗杆挖掘和铲斗挖掘有较大的提升,并给出在主要工况下的挖掘路径。     

应用虚拟样机技术的液压挖掘机仿真分析

利用空间机构学中D-H法和ADAMS软件建立了挖掘机工作装置坐标系及机械仿真模型.通过ADAMS/View中对挖掘机虚拟样机系统的仿真分析,得到了空载挖掘下动臂、铲斗和斗杆之间的速度、加速度关系,并得到液压挖掘机的一些特殊工作尺寸.根据对挖掘阻力的分析,对挖掘机铲斗挖掘时的受力状况进行仿真,得到了各铰接点处的受力情况,为零件的强度分析提供了依据.     

基于真实载荷的挖掘机工作装置瞬态动力学分析

用有限元法对挖掘机工作装置进行瞬态动力学分析,以6 t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.     

300t液压挖掘机虚拟样机动力学仿真研究

以300t大型反铲液压挖掘机为研究对象,通过ADAMS仿真分析了各液压缸以及4个主要铰接点在循环工况中的受力情况,为循环工况下铲斗、斗杆和动臂等的强度分析作准备。仿真结果表明:动臂液压缸、动臂与斗杆铰接点所受载荷的变化最为剧烈;各液压缸、铰接点所受载荷跟随挖掘阻力的变化而变化,其峰值与阻力的峰值几乎出现在同一时刻。     

液压挖掘机工作装置的载荷谱测试研究

针对再制造挖掘机载荷数据不足,导致疲劳研究受阻的问题,提出了一种试验与动力学仿真相结合的方法。首先选取某型号的反铲液压挖掘机作为研究对象,依据严格规范的试验过程,测出挖掘机在挖掘过程中各个参数(液压缸位移以及推力大小)的变化情况;然后将计算所得的铲斗齿尖最大挖掘阻力和测试所得的各液压缸位移作为输入,采用ADMAS软件模拟仿真整个挖掘过程,进而得到挖掘机主要铰点的受力变化曲线。最后对仿真与测试结果进行检验,最大误差范围在5%以内,可见该方法有效可靠,研究得出的结果为工作装置进行疲劳寿命研究以及轻量化设计提供有效的载荷谱。     

TMX2000型原子力显微镜(AFM)力的标定

根据针尖的形状和各项参数进行了TMX2000型原子力显微镜载荷、粘附力、法向力、横向力及其摩擦力的标定。其标定结果为载荷Fl=0.073×(Ilm-Il0)/Sn×N·m-1,横向力Ft=0.156×It/Sn×N·m-1,摩擦力Ff=0.078×(It -It-)/Sn×N·m-1     

原子力显微镜力传感器的设计

着重介绍原子力显微镜力传感器的要求和力传感器设计的有关问题，并提供一种用图表设计结构尺寸的方法。     

复合轴向力加载装置设计与力控制

为满足航空发动机主轴承试验对轴承精确稳定轴向载荷的需求,分析了复合作用于试验轴系的预压紧弹簧力和液压力的设计原理,设计了具有内置微型力传感器的复合轴向力加载装置,基于抗扰控制理论设计扩张状态观测器对反馈信息进行观测,并结合非线性PID控制器制定复合轴向力控制策略。在航空发动机主轴承双转子试验机上开展应用,试验结果表明:复合轴向力加载装置及其力控制方法能够很好地实现轴向加载力的精确控制。     

机器人力觉示教的力控制及仿真分析

针对机器人传统示教方式逐渐无法满足复杂工业生产需求的现状,提出了一种基于六维力传感器的机器人力觉示教,并介绍了其系统组成。结合一些经典力控制方法及力觉示教实际,对机器人力觉示教的力控制系统展开研究,提出了基于速度的主动柔顺控制策略,从理论上建立了机器人力觉示教时末端工具受力和力矩的运动控制算法。通过Adams仿真软件,对机器人的力觉示教运动进行了仿真分析,最终结果表明该控制算法能够有效地实现机器人力觉示教控制,使力觉示教更加主动灵活,更好地满足复杂工业生产的工艺要求。     

用力-距离曲线标定原子力显微镜力测量系数的研究

推导出根据原子力显微镜测量得到的电压信号计算法向力和横向力的公式,然后研究用力-距离曲线标定公式中测量系数的方法,并用几种不同的探针和试样测试和确定所用原子力显微镜的测量系数。从测量的结果可以看到,不同探针和试样的测量值较为接近,表明该方法可行。当原子力显微镜测量系统的光路对称时,用本方法标定测量系数较为简单和准确。     

正弦力法动态力传感器灵敏度不确定度评定

随着汽车技术的日益发展,动态力传感器在汽车NVH、模态试验中用到的越来越多,一般采用动态法校准.本文依据振动与冲击传感器校准方法,以标准振动传感器为标准器,采用正弦力法校准动态力传感器灵敏度,并计算动态力传感器灵敏度测量值的不确定度,确保量准的准确一致和正确传递.     

力抓取的接触力建模与可行抓取力分析

为了解决操作机和夹持系统性能设计中可行抓取力和承载条件计算问题,研究过约束、超静定条件下的接触力建模和抓取分析方法。基于抓取的接触动力学约束,采用拉格朗日乘子方法建立摩擦抓取的约束力求解模型。讨论超静定抓取中接触约束的不确定性。通过识别可行速度集合与约束力集合的旋量基及其张成的子空间,给出表达摩擦接触约束力可行解的主动内力子空间结构,即物体所受内力子空间与可调整驱动力的交集,通过对接触处约束力旋量系统的双重正置运算,识别出内力旋量系及其张成的子空间,使得能够显式计算动态平衡条件下的可行接触力集合,建立动态载荷作用下可行抓取力与承载力的求解方法。     

原子力显微镜传感器的微机械加工技术的研究

分析了现有的AFM力传感器的工艺特点及问题。在此基础上研究用KOH溶液两步法P+自停止腐蚀制作厚度精确可控的单晶硅悬臂梁;以SiO2为掩模,SF6刻蚀硅,用RIE与各向同性湿法化学腐蚀相结合使悬臂梁探针一次成形和用湿法腐蚀锐化探针,针尖半径约50nm.制定了适于批量生产的AFM力传感器加工工艺。     

电子万能材料试验机力传感器受力方向的分析

简述了电子万能材料试验机的组成,分析了Z100型和AG-X型试验机在试验和检定时的受力情况,表明试验机力传感器和标准测力仪受力方向相反。