礦用挖掘式裝載機的模擬礦用挖掘式裝載機的模擬 2014/10/20 工程設(shè)計學報2014年第四期1隨機載荷模型建立以鏟斗回轉(zhuǎn)中心和斗齒頂點為作用點，沿相互正交的切向、法向、側(cè)向依次將挖裝機的鏟取載荷分解為切向阻力、法向阻力、側(cè)向阻力（見圖（）1.1法向阻力斗齒頂點對煤巖的正壓力與煤巖力學分布特性密切相關(guān)，煤巖的抗壓強度（分離煤巖時其單位表面所需最小力）越大，鏟取的正壓力越大統(tǒng)計分析，設(shè)正壓力服從威布爾分布，由此建立模型的隨機過程規(guī)律，其分布密度函數(shù)（）和分布函數(shù)分別為。式中：為鏟斗寬度；為鏟斗鏟取半徑；為鏟取煤巖深度；為鏟斗內(nèi)側(cè)壁面積；為煤巖松散系數(shù)，取；為密度變化量，煤巖被鏟取與滾出、被壓實與松散交替變化，是平穩(wěn)過程，用標準正態(tài)隨機序列描述。1.2側(cè)向阻力影響側(cè)向阻力的因素有很多，如鏟取煤巖對鏟斗內(nèi)壁的撞擊、跌落，鏟斗外側(cè)進入煤巖堆的深度差異和煤巖堆塌方等，適合應用雙參數(shù)因子法研究。1.3切向阻力鏟斗鏟取煤巖過程中，被分離的煤巖崩落與未被分離的煤巖塌落不斷交替，導致斗齒載荷隨機波動，把該過程視為平穩(wěn)隨機過程，其載荷是平均載荷和隨機分量的疊加切向截割阻力一般可用瑞利分布來研究，其密度分布和分布函數(shù)分別。2隨機載荷的模擬及結(jié)果分析由于鏟斗鏟取速度對載荷影響較小，因此本文不考慮鏟取速度的影響取國產(chǎn)某型挖裝機工作臂正向工作，在寬為、高為的巷道裝載散體煤巖，鏟取深度與時間關(guān)系如圖所示有關(guān)參數(shù)如下：鏟斗鏟取半徑為，斗寬為，臂伸長量為，鏟斗齒形為型，散體煤巖最大抗壓強度為，摩擦系數(shù)為，松散系數(shù)為，塊度大小服從瑞利分布根據(jù)建立的數(shù)學模型，運用求得鏟斗從接觸煤巖到鏟取完成的阻力模擬曲線（見圖，其中圖（）是三向阻力，圖（）為經(jīng)最小二乘法次擬合后三向阻力隨時間變化曲線，圖（）為由式（）求得的鏟取載荷（三向阻力合成），載荷統(tǒng)計結(jié)果如表所示。模擬結(jié)果表明：）三向阻力變化趨勢不同，都有不同程度的波動；側(cè)向阻力的最大值、均值和波動最小（見表），其原因是它不在鏟取方向上，加之鏟斗兩側(cè)的受力方向相反，使合力降低）切向阻力呈先增大后減小趨勢：先增大是隨鏟取深度增加使鏟取煤巖增多引起的；而后略減是由鏟取過程逐漸結(jié)束，煤巖從鏟斗溢出增多所致在（）處有最大值，這與土方挖掘切向阻力峰值滯后不同，這是由于煤巖是離散體，推移阻力的影響?。╅_始鏟取后，法向阻力逐漸增大（見圖（），在（）處達到最大值（變化規(guī)律與鏟取土方阻力規(guī)律近似），此后逐漸減小其中，從減小至（最大深度）的法向阻力變化小，這是由時鏟斗頂點的搬運阻力比時大所致鏟取過程法向阻力最大值是切向阻力最大值的倍，其最大波動量為）鏟取載荷先增大后減小，在（）處有最大值（見圖（）雖然此刻各向阻力并非最大，但其合力最大，且呈隨機變化3結(jié)論）利用模擬獲得某型挖裝機鏟取阻力曲線結(jié)果表明：側(cè)向阻力最小，波動也小；法向阻力、切向阻力分別在鏟取角為，時達到最大，且法向阻力最大值為切向阻力最大值的倍；鏟取阻力在鏟取角為時有最大值）所作的研究為搞清挖裝機鏟取過程的載荷特征，進一步研究挖裝機的挖裝性能、機器工作穩(wěn)定性、使用可靠性等提供了參考作者：李曉豁石崢嶸呂良玉吳云單位：遼寧工程技術(shù)大學機械工程學院 上一個文章： 裁剪法的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計策略下一個文章： 拉桿疲勞裂紋導致的性能退化