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挖掘机铲斗与松散岩石挖掘阻力研究

机电工程 2019年第2期36卷 163-167页

作者：李洪李光宁晓斌太原重工股份有限公司矿山设备分公司山西太原030023 太原重工股份有限公司技术中心山西太原030023 浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310014

针对大型液压挖掘机铲斗与松散岩石之间非线性挖掘阻力计算与无法直接测量的问题,以及非线性挖掘阻力大小与松散岩石形状、尺寸之间的关系问题,对实际松散岩石的尺寸分布和形状分布进行了研究。利用筛分法对松散岩石颗粒的尺寸分布进行... 详细信息

针对大型液压挖掘机铲斗与松散岩石之间非线性挖掘阻力计算与无法直接测量的问题,以及非线性挖掘阻力大小与松散岩石形状、尺寸之间的关系问题,对实际松散岩石的尺寸分布和形状分布进行了研究。利用筛分法对松散岩石颗粒的尺寸分布进行了测量,利用随机法对松散岩石的形状分布进行了测量,建立了与实际吻合的松散岩石的离散元模型;对挖掘机工作装置机械机构与松散岩石耦合作用力相互传递进行了研究,提出了挖掘机工作装置多体动力学模型与松散岩石离散元模型的耦合方法,对工作装置的斗杆油缸压力和铲斗油缸压力与实际测量进行了对比分析。研究结果表明:挖掘机工作装置多体动力学模型与松散岩石离散元耦合模型能够计算挖掘机铲斗的挖掘阻力,松散岩石大块岩石和片状岩石的比例增加,铲斗挖掘阻力增大。

关键词：挖掘机铲斗松散岩石挖掘阻力

热处理工艺对挖掘机铲斗用钢组织和力学性能的影响

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金属热处理 2015年第4期40卷 94-97页

作者：魏心宽龚志华徐文龙定巍包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古包头014080 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

利用热膨胀仪、拉伸试验机、金相显微镜以及扫描电镜对挖掘机铲斗用钢的相变点、力学性能和微观组织进行了研究，分析了热处理工艺对力学性能的影响。结果表明，挖掘机铲斗用钢在10℃/s的加热速度下，其Ac1和Ac3分别为776℃和832℃；屈... 详细信息

利用热膨胀仪、拉伸试验机、金相显微镜以及扫描电镜对挖掘机铲斗用钢的相变点、力学性能和微观组织进行了研究，分析了热处理工艺对力学性能的影响。结果表明，挖掘机铲斗用钢在10℃/s的加热速度下，其Ac1和Ac3分别为776℃和832℃；屈服强度在700 MPa以上，抗拉强度在900 MPa以上，伸长率在13%以上；微观组织为回火索氏体，细小弥散的碳化物分布其上。热处理第一次正火温度在820-860℃之间，第二次正火温度在850℃附近为宜，在450~550℃区间回火都有比较好的力学性能，回火时间不宜小于6h。

关键词：热处理组织力学性能挖掘机铲斗

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挖掘机铲斗与土相互作用的数值研究

挖掘机铲斗与土相互作用的数值研究

作者：乔宇来大连理工大学

学位级别：硕士

施工环境恶劣、载荷多变,导致挖掘机工作装置在施工过程中受到强烈随机变载作用,具有高度随机性与复杂性,对工作装置的可靠性和耐久性提出了非常高的要求。而挖掘机铲斗作为工作装置中与被挖掘物料直接接触的部分,直接承受着这种强烈变... 详细信息

施工环境恶劣、载荷多变,导致挖掘机工作装置在施工过程中受到强烈随机变载作用,具有高度随机性与复杂性,对工作装置的可靠性和耐久性提出了非常高的要求。而挖掘机铲斗作为工作装置中与被挖掘物料直接接触的部分,直接承受着这种强烈变载作用,工程中称为铲斗载荷谱。研究铲斗载荷谱,掌握其规律和特点,对于挖掘机的结构设计和优化具有重要意义。本文基于颗粒离散元理论,采用软件PFC,选取Linear Contact Model接触本构模型,以WK-75型铲斗为例,通过墙单元模拟铲斗、球簇单元模拟物料,建立了铲斗开挖物料过程的三维数值模型,对铲斗载荷谱、斗内物料质量变化以及铲斗做功进行了讨论,同时分析了铲斗斗齿的受力情况。除此之外,本文以控制变量法为原则,模拟了5种斗齿数量和3组挖掘轨迹条件下的铲斗作业过程,探讨分析了斗齿数量和挖掘轨迹对载荷谱的影响。颗粒离散元模拟实现了铲斗作业过程的可视化,可以直接观察得到铲斗的作业过程以及铲斗内外物料的流动状况。铲斗的作业过程主要分为两个阶段:前期切削阶段与后期提升阶段。而在整个作业过程中,铲斗载荷谱始终上下随机波动、幅度大小不一,呈现随机性与复杂性,特别是前期切削阶段这种特性表现尤为明显。铲斗的做功则从另一角度验证了挖掘阻力的分布规律,前期切削阶段由于波动强幅度大,对应做功速度快、做功量大,相反后期提升阶段做功慢且数量少。斗齿作为铲斗挖掘物料的第一工具,受力错综复杂、大小各异,波动性十分强烈,各斗齿之间的受力在前期切削阶段无明显规律性可循。斗齿数量差异性对载荷谱带来的影响主要体现在幅值分布与大小,尤其在前期切削阶段,各载荷谱之间互有重叠交叉。同时,斗齿数量不同引起的斗内物料峰值质量差异最大不超过7%,最终满斗率差异最大不超过9.7%,从侧面印证斗齿的主要作用在于破坏堆积物料的整体性而非提高铲斗的满斗率。挖掘轨迹多样性对载荷谱峰值时刻产生明显影响,分解轨迹较理想轨迹峰值时刻大大提前。而轨迹不同对载荷谱峰值大小的影响最大差距在12.2%左右。斗内物料质量曲线峰值后的波动阶段,理想轨迹较满料铲斗分解轨迹波动情况更为良好,幅值变化小且最终满斗率高,同时通过比较分析两者的单吨挖掘能量消耗,发现两者“性价比”近乎一致,因此同等条件下在实践中更应该选择最终满斗率高的理想挖掘轨迹。

关键词：挖掘机铲斗颗粒离散元开挖过程载荷谱斗齿数量挖掘轨迹

高强度挖掘机铲斗斗唇用钢力学性能及微观组织研究

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热加工工艺 2015年第6期44卷 32-34页

作者：徐文龙龚志华魏心宽定巍包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古包头014080 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

利用淬火热膨胀仪、拉伸试验、金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜对挖掘机铲斗斗唇用钢的相变规律、力学性能和微观组织进行了研究。结果表明：所研究的挖掘机铲斗拥有较好的淬透性,当冷速超过5℃/s时,就能完全获得马氏体,冷速为1~5℃/... 详细信息

利用淬火热膨胀仪、拉伸试验、金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜对挖掘机铲斗斗唇用钢的相变规律、力学性能和微观组织进行了研究。结果表明：所研究的挖掘机铲斗拥有较好的淬透性,当冷速超过5℃/s时,就能完全获得马氏体,冷速为1~5℃/s时发生贝氏体相变;试验用钢拥有良好的力学性能,屈服强度为747 MPa,抗拉强度为961 MPa,伸长率为17.05%,-40℃下的冲击功为42k J;试验用钢的微观组织为回火马氏体,细小弥散的碳化物分布其上;透射电镜分析表明大颗粒的碳化物大小为200~300nm,为Cr的碳化物。

关键词：挖掘机铲斗力学性能微观组织相变

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挖掘机铲斗减粘脱土研究现状及发展趋势

重型机械 2023年第3期 1-7页

作者：刘国敏韩雪锴吉林建筑大学土木工程学院吉林长春130118

挖掘机铲斗减粘脱土性能的高低是其工作效率提高的关键,且挖掘机铲斗土壤粘附一直是亟待解决的技术难题。从挖掘机铲斗粘附机理入手,着重从表面改性、加热减粘脱附、机械减粘脱附、仿生减粘脱附四个方面对国内外挖机铲斗减粘脱土技术研... 详细信息

挖掘机铲斗减粘脱土性能的高低是其工作效率提高的关键,且挖掘机铲斗土壤粘附一直是亟待解决的技术难题。从挖掘机铲斗粘附机理入手,着重从表面改性、加热减粘脱附、机械减粘脱附、仿生减粘脱附四个方面对国内外挖机铲斗减粘脱土技术研究现状进行了阐述,并通过对国内外研究现状的比较,指出了现阶段挖掘机铲斗减粘脱土技术的优缺点,提出依据耦合仿生技术,通过将体表结构、体表电渗、体表润滑、体表柔性等多因素耦合,可以设计出最优减阻效果的铲斗,以期为国内外挖掘机铲斗减粘脱土性能的研究提供理论参考。

关键词：挖掘机铲斗减粘脱土耦合仿生

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挖掘机铲斗挖掘过程的DEM仿真分析

工程机械 2016年第3期47卷 43-51+8页

作者：方自强胡国明李婉婉刘丽萍武汉大学工学部机械工程系武汉大学工学部图学与数字技术系

利用离散元法对挖掘机铲斗挖掘过程中的颗粒运动形态与速度分布进行仿真分析,比较挖掘过程中铲斗填充量和能量消耗在不同铲斗张角、斗底弧半径和挖掘速度下的表现。对挖掘机铲斗模型进行铲斗运动轨迹的离散元仿真,仿真结果显示:当铲斗... 详细信息

利用离散元法对挖掘机铲斗挖掘过程中的颗粒运动形态与速度分布进行仿真分析,比较挖掘过程中铲斗填充量和能量消耗在不同铲斗张角、斗底弧半径和挖掘速度下的表现。对挖掘机铲斗模型进行铲斗运动轨迹的离散元仿真,仿真结果显示:当铲斗张角为50°、65°和80°时,铲斗填充量随铲斗张角的增加而增大,铲斗张角为65°的铲斗模型的能量消耗低于铲斗张角为50°和80°的铲斗模型的能量消耗;当斗底弧半径分别为0.16 m、0.32 m和0.48 m时,铲斗填充量随斗底弧半径的增大而增大,挖掘过程的能量消耗则随斗底弧半径的增大而降低;当挖掘速度分别为1 m/s、2 m/s和4 m/s时,铲斗填充量随挖掘速度的增加而降低,挖掘过程的能量消耗则随挖掘速度的增大而迅速增加。分析结果表明离散元仿真是分析挖掘机铲斗挖掘过程的一种有效方法,可为挖掘机铲斗几何结构的改进和挖掘过程工作参数的合理选择提供参考。

关键词：挖掘机铲斗离散元法颗粒铲斗填充量能量消耗

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挖掘机铲斗斗齿座焊接工艺

工程机械与维修 2015年第10期 98-99页

作者：刘树新山重建机有限公司

挖掘机连续在恶劣工况下作业时铲斗承受巨大的作用力,这不仅会造成铲斗斗齿座磨损加快,还极易导致斗齿座焊缝开焊、斗齿座断裂等故障。斗齿座断裂如图1所示。铲斗斗齿座和主刃板材质为难以焊接的特种合金钢,焊接过程中难以采取有效的加... 详细信息

挖掘机连续在恶劣工况下作业时铲斗承受巨大的作用力,这不仅会造成铲斗斗齿座磨损加快,还极易导致斗齿座焊缝开焊、斗齿座断裂等故障。斗齿座断裂如图1所示。铲斗斗齿座和主刃板材质为难以焊接的特种合金钢,焊接过程中难以采取有效的加热保温措施。焊后焊缝周边母材若出现淬硬现象,将导致焊缝强度下降,增加了焊缝开裂的风险。为防止斗齿座焊接产生裂缝,本文介绍一种斗齿座焊接工艺。

关键词：挖掘机铲斗焊接工艺特种合金钢恶劣工况淬硬种斗保温措施板焊母材开焊

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挖掘机铲斗的选配与日常维护研究

四川水力发电 2020年第4期39卷 32-34,52页

作者：石晋伟宋自平符强中国水利水电第十工程局有限公司四川都江堰610072

铲斗是挖掘机最常用的工作装置,相比其它部分结构相对简单,往往得不到太多关注,很多用户错误选用铲斗、不注意铲斗的日常维护,导致铲斗出现提前磨损、变形、开裂等问题,降低了施工效率,增加了施工成本。阐述了对挖掘机铲斗选配与日常维... 详细信息

铲斗是挖掘机最常用的工作装置,相比其它部分结构相对简单,往往得不到太多关注,很多用户错误选用铲斗、不注意铲斗的日常维护,导致铲斗出现提前磨损、变形、开裂等问题,降低了施工效率,增加了施工成本。阐述了对挖掘机铲斗选配与日常维护进行的分析研究,进一步了解了挖掘机铲斗的正确选用和维护方法,提高了对铲斗的关注和认识程度。

关键词：挖掘机铲斗选配焊接维护操作

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挖掘机铲斗的静强度计算

矿山机械 1985年第2期 23-26页

作者：郎宝贤武汉冶金建筑专科学校

一、前言挖掘机铲斗与斗齿在作业中是直接与岩石和土壤相接触的部件,结构虽然简单,但对挖掘机工作性能、挖掘阻力、能耗、装满程度以及各部件的使用寿命等有重要影响。挖掘机铲斗的设计,力求作到改善它的性能。为此可从三方面来研究:... 详细信息

一、前言挖掘机铲斗与斗齿在作业中是直接与岩石和土壤相接触的部件,结构虽然简单,但对挖掘机工作性能、挖掘阻力、能耗、装满程度以及各部件的使用寿命等有重要影响。挖掘机铲斗的设计,力求作到改善它的性能。为此可从三方面来研究:一是从材质上找到高耐磨性能材料,借以提高铲斗和斗齿的使用寿命;二是合理地确定铲斗的结构形状和几何尺寸,借以提高挖掘机生产率和改善各部件的使用情况;三是减轻铲斗重量,并保证它有足够强度和刚度。

关键词：挖掘机铲斗挖掘阻力斗齿工作性能耐磨性能挖掘力液压挖掘机斗杆单斗挖掘机结构形状