导　　师： 杜群贵

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 液压挖掘机常用于采矿、建筑、路面施工等恶劣作业环境,挖掘机作业过程零部件承受的动载荷是引起包括工作装置在内的结构件失效的主要原因。工程机械行业“十三五”战略规划也将“提升结构强度、可靠性和耐久性”列入重点发展任务之一。挖掘机作业是通过工作装置实现,工作装置太重会降低生产率、高能耗,太轻又会导致结构强度降低。工作装置的精确设计是决定挖掘机性能品质的关键技术之一。工作装置是多油缸驱动的复杂机械系统,油缸动态特性、结构弹性、铲斗与挖掘对象撞击等因素对挖掘动载荷和动态应力均存在重要影响。为此,本文围绕液压挖掘机工作装置动态设计中存在的基础理论问题,建立了包含油缸动态特性、挖掘对象模型的液压挖掘机工作装置柔性体动力学模型,系统提出了挖掘作业动载荷和结构动态应力的计算方法。主要研究内容如下:(1)油缸动力学模型与刚度研究建立了两种不同工作状态下的油缸模型。系统考虑油缸的压力、流量、位移和速度等状态变量,采用两节点单元建立了驱动油缸动力学模型。采用弹簧阻尼单元模拟闭锁油缸动态特性,综合分析多种因素如油液可压缩性、油液空气含量、缸筒膨胀、活塞杆弹性变形、管路膨胀、油缸密封变形等对油缸刚度影响,在此基础上,提出了新的油缸刚度模型。与已有刚度模型相比,实现油缸刚度计算误差率从21%降低到3.7%。将更为精确的油缸模型集成到了整体工作装置动力学模型中,实现了更为精确的机-液耦合动力学仿真。(2)工作装置挖掘作业柔性体动力学建模研究综合考虑油缸动态特性、结构弹性、挖掘对象等因素建立了挖掘机工作装置柔性体动力学模型,系统提出了挖掘作业条件下各个部件的动载荷计算方法。为了均衡计算精度和效率,采用梁单元对类梁结�

关 键 词： 液压挖掘机 油缸模型 动力学建模 动态载荷 子模型 动态应力

领　　域： []