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矿用装载机液压系统与挖掘装置的优化计算与仿真研究

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矿用装载机液压系统与挖掘装置的优化计算与仿真研究

作者：常秋红长安大学

学位级别：硕士

矿用装载机主要在空间狭窄的矿井内进行扒装作业，将扒矿和输送装车功能合二为一，采用电动液压系统。本文是针对某公司研发的ZLD/T70FA型矿用装载机进行优化改进，主要是对其液压系统以及挖掘装置进行优化计算与仿真研究。目的在于以... 详细信息

矿用装载机主要在空间狭窄的矿井内进行扒装作业，将扒矿和输送装车功能合二为一，采用电动液压系统。本文是针对某公司研发的ZLD/T70FA型矿用装载机进行优化改进，主要是对其液压系统以及挖掘装置进行优化计算与仿真研究。目的在于以理论研究与仿真分析为依据，指导ZLD/T70FA型矿用装载机进一步改进，使其更加适应恶劣的作业环境，提高液压系统以及整机的性能。本文在综合国内外研究现状的基础上，对矿用装载机整机结构和挖掘装置进行了简要的分析，进而对ZLD/T70FA型矿用装载机进行了详细的调研，得出了其在液压系统与挖掘装置上存在的问题，例如扒斗和后臂的碰撞等，为探讨矿用装载机的运动学、动力学以及联合仿真研究做好了铺垫。为了更好地解决存在的问题，论文做了以下工作：首先在SolidWorks中建立了ZLD/T70FA型矿用装载机的三维实体模型，导入ADAMS进行了ZLD/T70FA型矿用装载机运动学仿真，绘制了挖掘轨迹包络图，经分析发现了挖掘包络图与后臂存在干涉;其次，进行了动力学仿真，得出后臂与回转体铰接处以及后臂液压缸的受力变化剧烈，峰值最大;最后，在AMESim中建立液压系统模型，并与ADAMS进行联合仿真，分析仿真结果，得出两个回转油缸的运动不同步，后臂液压缸的速度存在波动，前臂挖掘效率较低等。仿真分析所反映的问题证实了调研的结果。本文针对ZLD/T70FA型矿用装载机存在的问题，进行了计算与分析，提出了优化改进的方案。主要体现在以下几个方面：对液压缸进行标准化来解决斗尖与后臂的碰撞问题;设计了串联同步回路解决回转液压缸位移不同步的问题，而且设计了限速回路来降低回转速度和回转冲击，从而提高系统平稳性;设计了差动回路，解决前臂挖掘效率低的问题，还设计了缓冲液压缸来解决前臂液压缸的冲击问题;对双联泵、电动机、溢流阀、液压管、散热器等元件进行了重新计算与选型，并且对液压系统进行了热平衡计算，解决散热、能源浪费等问题，提高液压系统的性能。最后，本文对优化改进后的机型进行了运动学、动力学和联合仿真，与优化前的仿真结果进行对比，验证了优化改进方案的效果。优化后的机型，整体性能得到了提高，避免了机械碰撞，液压冲击也大大地降低，操作更加灵活、轻便，液压系统的发热量降低，生产率得到提高。本文对矿用装载机液压系统与挖掘装置的优化计算与仿真研究为新型矿用装载机设计研发提供了理论指导，既具有理论意义，又具有实用价值。

关键词：矿用装载机挖掘装置液压系统联合仿真优化计算

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矿用装载机工作装置应力与疲劳寿命仿真分析

工程机械 2022年第6期53卷 65-71+11页

作者：杨思源宋绪丁万一品俞虎升长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室

矿用装载机在作业时工作装置受力复杂，疲劳危险位置难以确定。以额定载重量为9 t的矿用装载机工作装置为研究对象，利用HyperMesh构建工作装置的有限元模型，在ANSYS Workbench中进行静力学分析；基于实测液压缸位移与铰点载荷对工作... 详细信息

矿用装载机在作业时工作装置受力复杂，疲劳危险位置难以确定。以额定载重量为9 t的矿用装载机工作装置为研究对象，利用HyperMesh构建工作装置的有限元模型，在ANSYS Workbench中进行静力学分析；基于实测液压缸位移与铰点载荷对工作装置进行刚柔耦合瞬态动力学分析；利用Ncode求解疲劳寿命。研究结果表明：在静力学计算结果中，摇臂所受应力最大；瞬态动力学计算的应力均大于静力学计算的应力，有必要利用瞬态动力学校核工作装置强度。基于静力学和瞬态动力学的疲劳寿命计算结果均显示，摇臂在大石方工况下的疲劳循环次数最低，需对摇臂结构进行加强改进。此外，还确定出工作装置母材的疲劳危险位置与焊接结构疲劳危险位置，为装载机工作装置母材结构与焊接结构优化改进提供参考依据。

关键词：刚柔耦合瞬态动力学矿用装载机疲劳寿命

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矿用装载机铲斗有限元强度分析

长春工程学院学报（自然科学版） 2016年第2期17卷 42-45页

作者：吴卫萍广东松山职业技术学院广东韶关512126

建立了矿用装载机三维模型,并分析铲斗的受力情况,针对铲斗插入、铲取和提升3个不同阶段,在ABAQUS有限元分析软件中完成了不同边界条件和载荷的施加,得到装载机铲斗的受力分布规律,输出了铲斗不同工作状态下的等效应力云图和等效位移云... 详细信息

建立了矿用装载机三维模型,并分析铲斗的受力情况,针对铲斗插入、铲取和提升3个不同阶段,在ABAQUS有限元分析软件中完成了不同边界条件和载荷的施加,得到装载机铲斗的受力分布规律,输出了铲斗不同工作状态下的等效应力云图和等效位移云图。结果表明,铲斗的最大等效应力和最大等效位移均在铲取阶段,插入阶段的应力和位移最小,提升阶段的应力和位移介于两者之间。

关键词：矿用装载机铲斗强度分析

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基于实车测试的矿用装载机传动系载荷谱编制

机械传动 2017年第11期41卷 159-162页

作者：高慧峰吕彩琴张可刘思蓉中北大学机械与动力工程学院山西太原030051

随着煤矿行业的发展,矿用装载机成为需求最大的采集设备。由于我国装载机的设计主要以传统的设计方法为主,缺乏系统的设计方案,在其设计阶段,为了确定其使用寿命,需要对其进行室内台架疲劳试验,因此载荷谱的编制变得尤为重要。以某型号... 详细信息

随着煤矿行业的发展,矿用装载机成为需求最大的采集设备。由于我国装载机的设计主要以传统的设计方法为主,缺乏系统的设计方案,在其设计阶段,为了确定其使用寿命,需要对其进行室内台架疲劳试验,因此载荷谱的编制变得尤为重要。以某型号矿用装载机传动系统为研究对象,根据制定的工况进行实车测试实验,对采集的载荷信号进行消除信号和异常值剔除处理,利用雨流计数法进行统计计数,然后进行载荷数据外推,最终编制成8级程序载荷谱。从而为今后装载机设计提供依据。

关键词：矿用装载机载荷谱编制雨流计数法

基于ADAMS和ANSYS的矿用装载机联合仿真分析

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基于ADAMS和ANSYS的矿用装载机联合仿真分析

作者：董逸君武汉科技大学

学位级别：硕士

随着采矿行业的快速发展，洞采设备也在大步向前发展。矿用装载机作为发展最快、需求量最大的洞采设备之一，对降低工程成本、保障工程质量、提高作业安全性和可靠性有重要作用。本论文以国内某厂自主研发的矿用装载机为对象，对其工... 详细信息

随着采矿行业的快速发展，洞采设备也在大步向前发展。矿用装载机作为发展最快、需求量最大的洞采设备之一，对降低工程成本、保障工程质量、提高作业安全性和可靠性有重要作用。本论文以国内某厂自主研发的矿用装载机为对象，对其工作范围及工作装置的动态特性进行整机仿真分析，从回转块和小臂出现的开裂现象出发，对其动力学性能进行研究，力图从力学性能层面寻找其失效原因。首先，依据矿用装载机工程图建立三维实体模型。将三维模型导入ADAMS建立刚性虚拟样机，通过运动学和动力学仿真研究，得到该工作装置的主要性能参数，各构件铰点约束反力曲线以及油缸力学特性曲线，并对液压系统压力和驱动油缸进行校核。然后，利用ANSYS创建回转块和小臂的模态中性文件，对小臂进行模态分析并提取前6阶模态振型，为振动特性分析、结构动载优化提供参考。最后，利用ADAMS进行刚柔耦合动力学仿真，以修正柔性体铰点处的约束反力，将修正后的约束反力再加载到柔性体进行计算，从而得到一个工作循环过程中柔性体的应力变化过程;通过对一个工作循环过程中柔性体的应力变化过程进行分析得到柔性体出现最大应力的节点，对应的时间及应力位移分布云图;提取该节点在一个工作循环过程中的动应力-时间历程曲线，对回转块和小臂强度进行综合校核，得出结构开裂是由于结构强度不足引起的。本文运用ADAMS和ANSYS对矿用装载机进行仿真分析，通过刚柔耦合分析对工作装置出现的开裂现象进行深入研究，这种方式避免了静力学结构分析的局限性，为产品的结构故障原因分析、结构优化设计提供理论依据。

关键词：矿用装载机动力学模态分析刚柔耦合

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遥控式矿用装载机的系统设计研究

机械工程与自动化 2013年第4期 127-129页

作者：蔡顶春杨士敏谢敏长安大学工程机械学院陕西西安710064

以研制的某型矿用装载机为样机,进行了遥控系统设计研究,涉及遥控操作室的视频监控系统设计、电信号控制的液压系统设计和基于CAN总线的控制策略编写与软件控制流程图制定,对实现矿用装载机遥控操作、满足作业要求及操作安全具有重要的... 详细信息

以研制的某型矿用装载机为样机,进行了遥控系统设计研究,涉及遥控操作室的视频监控系统设计、电信号控制的液压系统设计和基于CAN总线的控制策略编写与软件控制流程图制定,对实现矿用装载机遥控操作、满足作业要求及操作安全具有重要的意义。

关键词：矿用装载机遥控系统 CAN总线监控系统电磁阀

基于ABAQUS矿用装载机动臂在极端工况下的强度分析

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煤炭技术 2016年第9期35卷 245-247页

作者：杨晓雪李林琛北京工业职业技术学院北京100042

建立了包含铲斗、动臂、摇臂和液压缸系统的矿用装载机三维模型,分析了矿用装载机的运动机理及受力情况,利用ABAQUS计算得到动臂在极端工况下的应力云图和位移云图。结果表明,动臂最大应力主要位于动臂和液压缸的铰接处、动臂和铲斗铰... 详细信息

建立了包含铲斗、动臂、摇臂和液压缸系统的矿用装载机三维模型,分析了矿用装载机的运动机理及受力情况,利用ABAQUS计算得到动臂在极端工况下的应力云图和位移云图。结果表明,动臂最大应力主要位于动臂和液压缸的铰接处、动臂和铲斗铰接处、动臂两侧板的上部和下部区域;最大位移位于动臂和铲斗的铰接部位;动臂的强度校核计算证明动臂的强度满足设计要求。

关键词：矿用装载机动臂 ABAQUS 强度分析

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矿用装载机液压系统研究

建设机械技术与管理 2013年第6期26卷 95-98页

作者：姚泽光郭英训长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室

矿用装载机作为矿井中扒装作业的主要机械,其要求其能够灵活转向、扒斗动作迅速、回转冲击小、移动迅速等。为了方便装载机的自行作业,采用液压系统进行作业驱动。本文结合实践对矿用装载机的液压系统进行研究,以得到最优的控制策略。

关键词：矿用装载机液压系统最优控制策略

基于CATIA的矿用防爆装载机动臂有限元分析

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煤矿机械 2011年第5期32卷 93-94页

作者：王猛李宝林中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221008

在ADAMS中建立矿用防爆装载机工作装置的模型并进行动力学分析,得出极限工况下动臂上各个铰接点的载荷,然后通过CATIA建立矿用防爆装载机动臂的三维模型,利用CA-TIA软件中的有限元分析模块对动臂进行有限元分析,得到动臂的米赛斯应力图... 详细信息

在ADAMS中建立矿用防爆装载机工作装置的模型并进行动力学分析,得出极限工况下动臂上各个铰接点的载荷,然后通过CATIA建立矿用防爆装载机动臂的三维模型,利用CA-TIA软件中的有限元分析模块对动臂进行有限元分析,得到动臂的米赛斯应力图,找到危险点并修改,使动臂受力更加合理,从而提高工作装置的整体性能。

关键词：矿用装载机动臂有限元分析 CATIA ADAMS