矿用挖掘式装载机的模拟

矿用挖掘式装载机的模拟矿用挖掘式装载机的模拟 2014/10/20 工程设计学报2014年第四期1随机载荷模型建立以铲斗回转中心和斗齿顶点为作用点，沿相互正交的切向、法向、侧向依次将挖装机的铲取载荷分解为切向阻力、法向阻力、侧向阻力（见图（）1.1法向阻力斗齿顶点对煤岩的正压力与煤岩力学分布特性密切相关，煤岩的抗压强度（分离煤岩时其单位表面所需最小力）越大，铲取的正压力越大统计分析，设正压力服从威布尔分布，由此建立模型的随机过程规律，其分布密度函数（）和分布函数分别为。式中：为铲斗宽度；为铲斗铲取半径；为铲取煤岩深度；为铲斗内侧壁面积；为煤岩松散系数，取；为密度变化量，煤岩被铲取与滚出、被压实与松散交替变化，是平稳过程，用标准正态随机序列描述。1.2侧向阻力影响侧向阻力的因素有很多，如铲取煤岩对铲斗内壁的撞击、跌落，铲斗外侧进入煤岩堆的深度差异和煤岩堆塌方等，适合应用双参数因子法研究。1.3切向阻力铲斗铲取煤岩过程中，被分离的煤岩崩落与未被分离的煤岩塌落不断交替，导致斗齿载荷随机波动，把该过程视为平稳随机过程，其载荷是平均载荷和随机分量的叠加切向截割阻力一般可用瑞利分布来研究，其密度分布和分布函数分别。2随机载荷的模拟及结果分析由于铲斗铲取速度对载荷影响较小，因此本文不考虑铲取速度的影响取国产某型挖装机工作臂正向工作，在宽为、高为的巷道装载散体煤岩，铲取深度与时间关系如图所示有关参数如下：铲斗铲取半径为，斗宽为，臂伸长量为，铲斗齿形为型，散体煤岩最大抗压强度为，摩擦系数为，松散系数为，块度大小服从瑞利分布根据建立的数学模型，运用求得铲斗从接触煤岩到铲取完成的阻力模拟曲线（见图，其中图（）是三向阻力，图（）为经最小二乘法次拟合后三向阻力随时间变化曲线，图（）为由式（）求得的铲取载荷（三向阻力合成），载荷统计结果如表所示。模拟结果表明：）三向阻力变化趋势不同，都有不同程度的波动；侧向阻力的最大值、均值和波动最小（见表），其原因是它不在铲取方向上，加之铲斗两侧的受力方向相反，使合力降低）切向阻力呈先增大后减小趋势：先增大是随铲取深度增加使铲取煤岩增多引起的；而后略减是由铲取过程逐渐结束，煤岩从铲斗溢出增多所致在（）处有最大值，这与土方挖掘切向阻力峰值滞后不同，这是由于煤岩是离散体，推移阻力的影响小）开始铲取后，法向阻力逐渐增大（见图（），在（）处达到最大值（变化规律与铲取土方阻力规律近似），此后逐渐减小其中，从减小至（最大深度）的法向阻力变化小，这是由时铲斗顶点的搬运阻力比时大所致铲取过程法向阻力最大值是切向阻力最大值的倍，其最大波动量为）铲取载荷先增大后减小，在（）处有最大值（见图（）虽然此刻各向阻力并非最大，但其合力最大，且呈随机变化3结论）利用模拟获得某型挖装机铲取阻力曲线结果表明：侧向阻力最小，波动也小；法向阻力、切向阻力分别在铲取角为，时达到最大，且法向阻力最大值为切向阻力最大值的倍；铲取阻力在铲取角为时有最大值）所作的研究为搞清挖装机铲取过程的载荷特征，进一步研究挖装机的挖装性能、机器工作稳定性、使用可靠性等提供了参考作者：李晓豁石峥嵘吕良玉吴云单位：辽宁工程技术大学机械工程学院 上一个文章： 裁剪法的产品创新设计策略下一个文章： 拉杆疲劳裂纹导致的性能退化