计算正铲液压挖掘机挖掘力的软件开发.pdf

总第 1 5 4 期 2 0 1 6年第 2期 机械管理开发 M ECHANI CAL M ANAGEM ENT AND DEVELOPM ENT 设计 理论 与 方法 T o t a l o f 1 5 4 No ． 2 2 0l 6 计算正铲液压挖掘机挖掘力的软件开发 李佳 林 。 毛瑞 ， 李洪 太原 重工股份 有 限公 司技 术 中心 ， 山西 太原0 3 0 0 2 4 摘 要 正 铲液 压挖掘 机 的 工作装 置 直接 关 系挖掘 力 ，而工作 装置 的设 计 因变量 多 ，方案 选型 计算 量 极 大 ，给设 计 工作 造成 了相 当的 困难 。在 参考 对 正 铲 液 压挖 掘 机 工作 装 置 的 建模 方法 基 础 上 ，纠 正其数 学模 型 中的错 误 ，并 自主 开发 出用于计 算挖掘 力 的软件 ，极 大地 提 高 了设 计 效率 。 关 键词 正铲 液压 挖掘 机 ； 数 学模 型 ；挖掘 力 ；软件 中图分 类 号 T P 3 1 9 文献标 识码 A 文 章编 号 1 0 0 3 ． 7 7 3 X 2 0 1 6 0 2 0 0 0 6 ． 0 2 DoI 1 0 ． 1 6 5 2 5 ／ j ． c n k i ． c a 1 4 ． 1 1 3 4 ／ t h． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 0 0 2 引言 正铲液压挖掘机 主要通过其 工作装 置实 现对 物料 的挖 掘 ， 工作 装 置结 构 的合理 性 直接关 系到 整机 的工作能力[ 1 ] ， 因此 ， 针对工作 装置 的设计 选 型是总体方案设计 时 的重要 内容之 一L 2 j 。工 作装 置 的各 子构件 尺寸和铰接 点布置都是其结 构设计 的变量 ， 因这 些变 量 多 ， 选 型 计算 量 极 大 ， 给设 计 工作造成 了相 当大 的困难 。挖掘 图谱 能够 比较可 靠且 直观地反 映挖掘机在作 业范 围内能够 发挥 出 的有效挖 掘力 ] ， 可 用 于对 已初 步 拟 定 的多 种设 计方案做分析 和筛选 ， 以便确定最合理的方案 。 1 数 学 模 型 假设 挖掘机 的下 部履 带 机构 抓 地 牢 固 ， 整机 不倾覆 ， 可不 考虑 挖掘 工况 对 计算 的影 响。 以地 面水平 线为横坐标 ， 以 回转 中心线为纵 坐标 ， 建立 直角坐标系 X0y如图 1所示 。 假 设动臂 相对 于水平 面 的转 角 为 、 斗杆 相 对于动臂的转角为 及铲斗相对于斗杆的转 角为 。 ，对正铲液 压挖 掘机 工作 装 置 的数学 模 型 的建 立本文不作 详 细叙述 ， 此处 仅 对数学 模 型 的修 正 收稿 日期 2 0 1 5 1 2 - 1 1 基 金项 目 山西省煤基重点科技 攻关项 目 MJ 2 O 1 4 0 1 第一作 者简 介李佳 林 1 9 8 6 一 ，男，硕 士研 究 生 ，工程 师 ，主要从 事露 天 矿 山挖 掘 设 备 和 运 输 设 备 的设 计和 开发 。 图 1 正 铲液 压挖掘 机机 构 简 图 部分给 出修正公式 ， 铲斗油缸对 B点 的力臂为 艮 一 盟堕 1 式 中， L B ，一 J Y B Y f xB X ， P B LB J L3 L雎 一 。 铲斗油缸对 f点的力臂 为 E 3 3 2 JP K P KL 船 P KL 3 P KL K J 2 式中， L 一 J y 一Y E - t- x 一XE ， P K一 生 生 生 2 。 2 软件介绍 基于修正的挖掘力数学模 型 ， 用 VB开 发了能 够快速绘制 正铲 液压 挖 掘机挖 掘 图谱 应用 软 件 。 软件 由主界 面 和计算 模块 两 大部 分组 成 ， 计算 模 块包括挖掘机参数设 定模块 ， 挖掘 图谱 分析模 块 ， 2 0 1 6年第 2期 [ 3] [ 4] [5 ] 曹引安 基于复杂路面的某汽车悬挂系统 的动态特性研究 马国清． 王树 新． 檀 润华． 汽车 油气悬 挂系统 数学模 型 与计算机仿真研究[ J ] ． 中国机械工程， 2 0 0 3 ， 1 4 1 1 9 7 8 9 82． 周长峰． 非公路车辆悬 挂 系统 橡胶 弹簧建模 与非线 性 特性分析 E J ] ． 中国机械工程 ， 2 0 0 5 ， 1 6 2 1 1 9 1 2 2 ． 伦冠德． 拖拉机 液压悬挂 装置 的建模 及仿 真分析 E J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 7 ， 3 5 6 1 1 3 1 1 5 ． 1 3 [ 6] Wi l l i a m J ． P a l m． I n t r o d u c t i o n t o MAT L AB 7 f o r E n g i n e e r s [ M] ．Mc Gr a w - Hi l l S c i e n c e ／ E n g i n e e r i n g ／ Ma t h， 2 00 4． [7 ] 黄开枝．MA TL A B 7 基础教程一面向工程应用[ M] ． 北京 清华大学出版社 ， 2 0 0 7 5 4 8 5 5 8 ． 编辑 赵婧 Th e St u dy o f t h e Ve h i c l e S u s p e n s i o n S y s t e m Dy n a mi c Cha r a c t e r i s t i c s Ba s e d o n Co mpl e x Pa v e me n t Ca o Yi n a n L i a n y u n g a n g No r t h Tr a n s mi s s i o n Li mt e d Li a b i l t y Co mp a n y ，L i a n y u n g a n g J i a n g s u 2 2 2 0 4 7 [ A b s t r a c t ] Th i s p a p e r p r e s e n t s a v e h i c l e s u s p e n s i o n s y s t e m mo d e l i n g c o n s i d e r i n g c o mp l e x p a v e me n t ．Th e ma t h e ma t i c a l mo d e l i s o b t a i n e d b y D’ Al e m b e r t ’ s p r i n c i p l e a n d e s t a b l i s h wi t h M ATLAB S i mu l i n k To o l b o x ．I t t a k e s s i mu l a t e d r e s e a r c h o n t h r e e k i n d s o f t r a f f i c a n d s e t u p a c o r r e s p o n d i n g t e s t b e n c h ．Th r o u g h t h e e x p e r i me n t o b t a i n e d t h e d y n a mi c r e s p o n s e o f t h e s u s p e n s i o n s y s t e m u n d e r d i f f e r e n t r o a d c o n d i t i o n s ，p r o v i d e t h e b a s i s f o r t he d e s i g n o f v e h i c l e s u s p e n s i o n ． [ K e y wo r d s ] v e h i c l e s u s p e n s i o n ； c o m p l e x p a v e me n t ； s i mu l a t i o n ；mo d e l i n g ； d y n a mi c c h a r a c t e r i s t i c s 上 接 第 7页 S o f t wa r e De v e l o p me n t f o r Cal c u l a t i n g Di g g i ng Fo r c e s of Hy dr a u l i c S ho v e l Ex c a v a t o r L i J i a | i n，M a o Ru i ，Li Ho n g Te c h n o l o g y Ce n t e r o f Ta i y u a n He a v y I n d u s t r y Co ． ， L t d ．，Ta i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 4 [ A b s t r a c t ] Hy d r a u l i c s h o v e l e x c a v a t o r d i g g i n g f o r c e i s d i r e c t l y r e l a t e d t O t h e wo r k i n g d e v i c e ．Th e d e s i g n o f t h e wo r k i n g d e v i c e h a s s o ma n y v a r i a b l e s t h a t a mo u n t o f s c h e me s e l e c t i o n c a l c u l a t i o n i s g r e a t ，a n d t h a t c a u s e s c o n s i d e r a b l e d i f f i c u l t i e s t o t h e d e s i g n wo r k ． Th i s p a p e r r e f e r s t O l i t e r a t u r e f o r t h e h y d r a u l i c s h o v e l e x c a v a t o r wo r k i n g d e v i c e mo d e l i n g a p p r o a c h，c o r r e c t s i t s e r r o r s i n t h e ma t h e ma t i c a l mo d e l a n d d e v c l o p s a s o f t wa r e f o r c a l c u l a t i n g d i g g i n g f o r c e s ．De s i g n e f f i c i e n c y i s i mp r o v e d p r o v e n b y p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n ． [ K e y w0 r d s ] h y d r a u l i c s h o v e l e x c a v a t o r ； ma t h e ma t i c a l mo d e l ；d i g g i n g f o r c e s ； s o f t wa r e 上接第 9页 Ch e c k M e t h o ds o n S t e e r i n g Sy s t e m De s i g n o f t h e He a v y Tr u c k M a o Da we i J i a n g l i n He a v y Tr u c k Co ．， Lt d ．，Ta i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 0 6 [ Ab s t r a c t ] T h e b r i e f i n t r o d u c t i o n o f t h e h e a v y d u t y c o mme r c i a l v e h i c l e s t e e r i n g s y s t e m o n t h e b a s i s o f r e l e v a n t k n o wl e d g e ，e x p l a i n s t h e d e s i g n c h e c k o f s t e e r i n g s y s t e m ， s u mme d u p t h e d e s i g n s h o u l d c o n s i d e r c h e c k i n g p a r a me t e r s ， a n d p r o b a b l y s h o u l d r e a c h d e s i g n g o a l ，t O i mp r o v e t h e d e s i g n o f t h e s t e e r i n g s y s t e m h a s c e r t a i n g u i d i n g s i g n i f i c a n c e ． [ K e y wo r d s ] s t e e r i n g s y s t e m；c h e c k ；c o r n e r c h e c k ；b a l l j o i n t An g l e c h a r a c t e r i s t i c s