基于EDEM仿真农机挖掘部件旋转磨损试验台的设计

目前,对于农机触土部件耐磨性的检测,一般采用万能磨损试验机对试样进行检测,但不能模拟挖掘部件工作过程,所得结论有一定片面性。针对检测农机触土部件耐磨性这一难题,设计了一种磨损检测土槽试验台。试验台采用旋转方式,实现挖掘部件连续完成圆周运动,设置挖掘部件在工作状态下挖掘深度、入土角度及前进速度等因素,以此来模拟挖掘部件长时间工作状况下的磨损情况。同时,对EDEM仿真模拟结果对比分析发现,旋转仿真运动及直线仿真运动中土壤运动和挖掘铲受力情况两者十分接近,在一定速度范围内可以通过挖掘部件的旋转运动来代替直线运动,从而对其进行耐磨性试验,观察挖掘部件的磨损情况,验证其耐磨性能。

二维振动铲装的试验研究

通过小型铲斗改变振动参数的正交试验得出：振幅、频率、插入速度对铲土功和消耗功率均有较显著的影响；频率与插入速度对铲土功和消耗功率的影响一致，即高频率与低插入速度时铲土功与消耗功率较小；振幅对铲土功与功率消耗的影响相反，即小振幅时消耗功率小，大振幅时铲土功较小。

基于差速拧紧的装载机主动锥齿轮预紧力测量方法

该文针对装载机主传动器中主动锥齿轮的预紧问题,研究了主动锥齿轮轴承轴向预紧力与内、外圈轴向相对位移以及预紧力矩的关系,提出以测量容易实现、精度较高的轴承启动摩擦力矩来替代测量较难实现的轴向预紧力,并研制成功了轴承启动摩擦力矩测量的设备。该设备主传动器中锁紧螺母转速比主动锥齿轮略快,利用这一差速拧紧锁紧螺母,逐步地预紧轴承,在对主动锥齿轮进行自动装配的同时,具有自动测量预紧力矩和启动摩擦力矩功能,使主动锥齿轮得到合适的预紧。设备在青岛卡罗拉传动有限公司运行两年多来,降低了工人劳动强度,提高了主传动器的装配质量和效率。

面向作业终端动力需求的装载机循环工况的创建

由于缺少面向作业终端的循环工况,装载机的节能机理及其仿真研究难以深入地开展,该文基于试验数据创建了装载机循环工况,从装载机作业终端描述了其作业过程中最基本的能耗规律。首先,利用数理统计的方法从装载机的工作循环试验数据中萃取了行驶车速、行驶阻力、整机质量和液压阻力矩等4方面的特征数据,然后,将这些特征数据分别置于4个独立的坐标轴上,在同一时间序列上创建了面向作业终端动力需求的装载机循环工况,最后,通过交叉验证试验检验了该循环工况有效性。面向作业终端的循环工况不仅为装载机节能机理研究、仿真研究和混合动力等装载机的开发提供必要的数据支持,同时也为传统装载机的性能试验提供统一的规范和标准。

挖掘机工作装置疲劳寿命分析

针对挖掘机工作装置的疲劳破坏问题,进行了基于实测载荷历程的疲劳寿命估算,为其在服役期间的安全检查和维修决策提供依据。通过应变测量得到该工作装置薄弱部位的载荷历程,对其进行雨流计数统计,推导并确定出结构的S-N曲线,结合名义应力法理论估算出该工作装置各测点的疲劳寿命,实现了对结构进行疲劳预测分析的目的,该方法可为同类机械的疲劳寿命预测提供一定的参考依据。

装载机铲斗自动复位及动臂限位装置

为提高装载机施工精度和劳动生产率、降低司机劳动强度和减少装载机的振动冲击，开发了装载机铲斗自动复位及动臂限位电控装置，对其进行了严格的环境、电气测试及装机试验。试验证明，该装置可以用于施工条件非常恶劣的装载机等工程车及其他机械的导杆位置控制，其应用可以提高作业精度和劳动生产率，降低司机的劳动强度，减轻机械的振动与冲击。

典型工况下装载机液压系统载荷时间历程的制取方法

针对目前装载机发动机与液力变矩器功率匹配存在的缺陷,该文构建了装载机液压测试系统,确定了传感器压力信号与转矩间的定量关系。在分析确定装载机典型试验工况为铲装工况、采样频率为1000Hz与样本长度为60个作业循环的基础上,按照规范对装载机进行了实机试验,应用Vib’SYS和nSoft软件对试验数据进行了分段与合并处理、滤波与去异值处理以及数据平稳性检验,研究了装载机典型工况液压系统载荷时间历程的制取方法,并给出了铲掘原生土时液压系统消耗发动机转矩的单次典型循环时间为87.304s的载荷时间历程,该研究为装载机优化匹配设计提供依据。

挖坑机弯曲振动特征对的理论计算与实验验证

用动力分析与动态设计方法，研究了农业机械的弯曲振动问题。以拖拉机后悬挂式挖坑机为例，通过对研究系统非链状结构的链状简化，建立了系统的动力学模型，求得了系统的固有频率和主振型。对固有频率的实验测试结果。

深根中药振动挖掘铲参数化设计与仿真

在对深根中药收获机振幅调节机构和振动挖掘铲分析的基础上,采用设计点参数化的方法建立了挖掘铲挖掘机构的仿真模型,并分别对影响收获机性能的主要因素—偏心距、入土角度和机具前进速度进行了仿真研究,为振动式挖掘机械的设计开发提供了技术支持。

现代挖掘机液压系统特点分析

以国内外两种型号的单斗液压挖掘机为例,分析了现代液压挖掘机液压系统的主要特点。

农用挖掘机铲斗机构的多体运动学与动力学研究

农用液压挖掘机的工作装置有其特殊性,而铲斗机构是其重要的组成部分。由于农用挖掘机工作时主要以铲斗挖掘,所以铲斗机构的设计合理与否尤为重要。为此,针对铲斗机构进行理论分析,认为铲斗机构属于平面多体系统,应用多体系统动力学中的凯恩—休斯顿法分析了系统的运动学问题,利用拉格朗日法分析了系统的动力学问题,并分别给出了相应的运动学方程。最后,用ADAMS软件进行了联合仿真,得到了动力参数曲线,为优化设计和自动控制提供了理论依据。

CXZL80装载机结构件焊接残余应力变形分析研究

采用自动动态增量非线性分析有限元程序对ＣＸＺＬ８０装载机执行装置进行了焊接残余应力变形的分析研究，计算结果与实测数据进行了对比。结果表明，动臂横梁焊缝附近存在较大的焊接残余应力变形。

分层式挖坑机的设计

枣树移栽具有特殊农艺要求,即挖坑时表土与心土应分开存放,移栽回填时先埋表土,后埋心土。但目前的挖坑机在工作时,在螺旋翼片的作用下土壤散落至坑的周围,心土完全覆盖了表土,回填后不能满足枣树移栽的特殊农艺要求,需要人工完成挖坑、表土心土分离及回填工艺,工作效率低、劳动强度大。针对这一问题,设计了分层式挖坑机。该分层式挖坑机分为内排式和外排式两种,挖坑时表土暂时分离收集,心土在高速旋转的螺旋翼片作用下散落至离坑较远的周围;挖土工艺结束后,移栽时先将收集的表土回填,再回填心土,实现枣树移栽的特殊农艺要求。试验结果表明,分层式挖坑机能够稳定、可靠地实现表土分离收集功能,移栽回填后的土壤实现了心土在上、表土在下的特殊农艺要求,对于实现枣树挖坑的机械化具有重要意义。

二维振动铲装液压系统的动态特性

对二维振动铲装液压系统进行了研究，以ＺＬ－１５轮式装载机为样机对其增设的振动铲装液压系统的动态特性进行了分析及计算机数字仿真，并在该机上进行了动态特性实验，在对实验数据进行频谱处理分析研究的基础上，指出了液压系统的各项参数对二维振动铲装系统性能的影响。

悬挂式挖坑机螺旋钻头载荷测试方法的研究

根据传感器设计理论及实验测试技术，研制出挖坑机钻头载荷测试系统，分别设置ＹＭＨＰ、Ｍ＿Ｄ传感器，且实现同步测量，实际应用证明该方法是正确的。同时还系统地介绍了压力传感器的设计制造。

影响振动式挖掘机消耗动力的参数分析

利用由振幅、振动频率与前进速度定义的速度比λ、加速度比K和参数T建立了振动式挖掘机消耗动力的回归方程。从这些回归方程的决定系数可知,用参数λ,K和T来说明它们对振动挖掘机消耗动力的回归程度时,速度比K的决定系数最大,参数T的决定系数次之。

便携式挖穴机的研究设计

在对温室大棚建设工序挖穴作业环境、特点和要求等调查的基础上,提出了用机械代替手工作业挖穴的方案及结构,并对工作原理进行理论分析和计算。

影响振动式挖掘机驱动转矩的参数分析

利用由振幅、振动频率和前进速度定义的速度比λ、加速度比K和参数T,建立了对振动式挖掘机驱动转矩的回归方程。从这些回归方程的决定系数可知,用速度比λ、加速度比K和参数T来说明对振动挖掘机平均驱动转矩的回归程度时,加速度比K的决定系数最大,参数T的决定系数次之。

自适应模糊PID控制器的研究与应用

对挖掘机控制系统数字控制器进行研究,针对挖掘机控制系统多变量、非线性、强耦合特性,结合人工操作和PID参数整定的经验,通过优化处理设计了采用积分分离与梯形积分的模糊自适应PID控制系统:根据工况的变化,实时计算出适合条件的控制参数,实现最优控制。实际运行结果表明,该系统鲁棒性好、适应性强,较大地提高了响应速度和准确度。

装载机动臂铰点区域应力场的数值计算与试验研究

以CAT980S装载机动臂为研究对象,分别对装载机在正载插入与掘起联合作业(工况1)、右偏载插入与掘起联合作业(工况2)两种危险工况下动臂上铰点、动臂油缸铰点附近的应力场进行了数值计算。采用有限元与边界元混合求解,集中了有限元与边界元的优点,整体采用有限元求解,铰点局部采用边界元进行分析。在边界元分析中,提出了最小二乘边界元法,有效地模拟了铰点附近复杂的边界形状与边界条件。计算出了铰点附近应力场分布规律。同时,对CAT980S装载机动臂各铰点附近的应力进行了实车测试,并与计算结果进行了对照。