挖掘机主泵压力载荷谱外推与编制方法研究

作     者：何春晖 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈晋市

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：挖掘机 时域外推 等效损伤原则 加速因子 

摘      要：近年来,挖掘机市场需求量的增长对挖掘机质量和可靠性提出了更高的要求。可靠性试验是分析挖掘机产品现阶段潜在问题的重要手段,而载荷谱编制作为可靠性试验的核心步骤,其编制方法的准确性直接影响力可靠性试验的合理性。本文以国家重点研发项目——“高压柱塞泵/马达可靠性与寿命实验评估技术研究(项目号:2018YFB2000902)为依托,选取20t中型挖掘机为研究对象,从载荷数据测试阶段开始,综合考虑各种因素对测试结果的影响。对数据进行预处理后进行载荷外推。针对传统载荷谱在时域外推中存在的问题提出改进,并将外推载荷谱编制加载谱。本文主要研究内容有:1.制定挖掘机试验方案。根据市场反馈,对载荷测试试验中的挖掘物料、操作规范以及作业模式等提出要求,并以此为基础建立测试系统,明确各测点以及传感器的安装位置。为研究个体差异对试验结果的影响,选取三名驾驶员进行数据采集。完成数据测试后,对各工作阶段的载荷进行划分,并检验测试样本长度是否满足需求。2.完成载荷测试后,对载荷内存在的零点漂移以及噪音进行数据预处理。采用常用的最小二乘法,分离数据内部的趋势项,消除零点漂移。采用小波降噪的方法实现降噪,并计算降噪前后的相关系数以及信噪比,判断降噪效果。完成数据处理后,分析人为因素对测试结果的影响,通过对比三名驾驶员各阶段载荷数据的统计值与平均耗时,检验数据中的差异性。3.对预处理后的载荷数据在时域中进行外推,得到全周期寿命载荷谱。对POT极值外推法的基本步骤进行介绍,从分布函数选取、初选阈值、最优阈值选取等方面建立POT模型。针对传统最优阈值选取中计算量大、计算精度低的问题提出改进。采用灰色关联度作为拟合优度,并基于遗传算法实现最优阈值的选取。完成载荷谱外推后,对比样本数据与外推结果的累计分布函数图与Q-Q图,验证外推结果的合理性。4.将外推载荷谱转化为试验台可识别的加载谱。根据全寿命周期载荷谱,利用等效损伤原则将各工作阶段的载荷进行等效,完成四种挖掘物料各自的加载谱,并根据市场调查反馈确定各自的加载循环次数。为了减少试验成本,还结合柱塞泵的材料特性,选择合适的加速因子,编制加速谱。