大型液压挖掘机工作装置性能分析及优化

装配图

液压挖掘机作为一种多功能的工程机械，凭借着其优良、可靠的性能被广泛应用于基础设施建设、经济设施建设以及矿石开采等施工中，它在解放劳动力的同时，还能够改善施工质量、加快施工速度以及提高劳动生产率。大型液压挖掘机与中小型液压挖掘机相比，其常用于载荷较大且多变、工作环境较为恶劣的工况下，因其在挖掘过程中所受到的挖掘阻力也更大，使得工作装置各组成杆件和液压缸较易出现各种形式的失效情况，因此进行大型液压挖掘机工作装置的动态特性研究及性能优化，以提高工作装置的设计水平和质量，对于提升我国大型液压挖掘机的整机性能具有重要的现实意义。
本课题以大型液压挖掘机的工作装置为研究对象，首先进行工作装置的总体设计并建立其三维数字化模型，其次在对工作装置各构件位置姿态分析的基础上，对其进行运动学与动力学理论建模，并对模型进行理论分析计算，而后建立大型液压挖掘机整机虚拟样机模型，利用多刚体动力学理论对工作装置进行运动学、动力学动态特性研究，获取工作装置的主要挖掘性能参数并与原始数值作对比，以此验证虚拟样机模型的准确性。在此基础上对虚拟样机模型施加基于真实挖掘作业过程中各杆件及液压缸位移和所受载荷的实测数据，得到各个液压缸及各杆件上关键铰接点处的位移、速度、加速度及受力变化曲线，为杆件的强度分析提供依据。最后运用有限元法对工作装置进行静力学分析，获取动臂、斗杆的变形和等效应力分布情况，对动臂、斗杆的结构进行优化改进，实现工作装置的轻量化设计并提高工作装置的整体性能。
本课题通过理论分析、有限元技术、虚拟样机建模与仿真对大型液压挖掘机工作装置进行性能分析及优化，极大地缩短了研发周期，降低了设计成本，同时也为大型液压挖掘机的进一步研究提供理论基矗
关键词大型液压挖掘机；工作装置；性能分析；结构优化

铲斗

动臂

斗杆

耳板

连杆

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