機械式挖掘機工作與行走裝置機構(gòu)性能研究.pdf

1、在露天礦的開采中，大型礦用機械式挖掘機得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合國內(nèi)近年來對機械式挖掘機開發(fā)的迫切需要，在與一重集團聯(lián)合項目的支持下，對大型礦用機械式挖掘機的工作裝置機構(gòu)和履帶行走裝置進行了詳細的分析。本文的研究主要包括以下五個方面：1挖掘軌跡與挖掘阻力的分析在相同的工況條件下，挖掘機鏟斗斗齒尖所走的軌跡不同，導(dǎo)致土壤的挖掘阻力也不盡相同，則挖掘機克服的阻力做功也不一樣。挖掘軌跡選取的好壞，直接關(guān)系到工作裝置的能耗大小。為保證挖掘阻力最

2、小化提出了等后角的挖掘軌跡——對數(shù)螺旋線軌跡方程，并分析了和挖掘軌跡相關(guān)的一些基本問題，如挖掘體積的計算，初始挖掘角和終了挖掘角的確定，挖掘過程中最大挖掘厚度的計算。對挖掘阻力作了一定的分析，提出了一個比較能全面反映挖掘特性的挖掘阻力公式。2工作裝置機構(gòu)運動學(xué)分析針對工作裝置的機構(gòu)特性，將工作裝置機構(gòu)簡化為一個二自由度的雙變長擺桿機構(gòu)。由鏟尖的挖掘軌跡方程反解得到機構(gòu)各桿件主要參數(shù)如質(zhì)心坐標(biāo)，質(zhì)心速度，加速度，角加速度等隨斗桿轉(zhuǎn)角的變化

3、，為后續(xù)的動力學(xué)分析作基礎(chǔ)。其中鏟斗質(zhì)心坐標(biāo)的求解是難點，因為挖掘過程中由于物料的不斷增加導(dǎo)致鏟斗的質(zhì)心坐標(biāo)和轉(zhuǎn)動慣量不斷變化，通過鏟斗坐標(biāo)系和機構(gòu)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換解決了此問題。3工作裝置機構(gòu)驅(qū)動力的簡單求解及機構(gòu)動態(tài)靜力分析求解提升和推壓機構(gòu)是工作裝置中的主要機構(gòu)，由挖掘機的幾個極限工況位置對其進行推壓力和提升力的求解計算，得到這2個驅(qū)動力的粗略值，由此選取驅(qū)動電機并作了校核。由于挖掘機質(zhì)量巨大，運行過程中的慣性力和慣性力矩不容忽視，

4、將慣性力和慣性力矩加到構(gòu)件上進行動態(tài)靜力分析，得到一個12元的線性方程組，將其整理為矩陣的形式便于求解。最后用數(shù)學(xué)軟件得到了挖掘過程中推壓驅(qū)動力和提升驅(qū)動力的變化曲線圖。4工作裝置機構(gòu)ADAMS仿真為驗證前面運動學(xué)與動力學(xué)方程求解的正確性，同時有個參照作用，利用ADAMS這個多剛體系統(tǒng)仿真軟件的強大仿真能力，對工作裝置機構(gòu)進行仿真。將工作裝置的PRO/E三維模型導(dǎo)入ADAMS中并作了適當(dāng)簡化，對模型施加約束和力載荷，通過spline函數(shù)