仿生学设计方法在挖掘机斗齿设计中的应用

为解决挖掘机铲斗齿轮的受力和变形问题,提高挖掘机的施工效率和使用性能,以生物蝼蛄爪齿为参照对象,对R108-9型挖掘机铲斗齿进行仿生力学特性计算分析,研究其力学特性和变形规律。研究结果表明,随着液压缸施加动臂和斗杆压力的增加,斗齿的最大等效压力呈现“S”形的非线性增加;相比于原设计,采用仿生设计可以有效降低挖掘机铲斗斗齿的应力,特别是在施加压力大于8MPa条件下,其应力分布得到有效改善,大大提高了设备的掘进性能;随着液压缸施加动臂和斗杆压力增加,仿生设计前斗齿的最大等效应变呈现线性增加的趋势,而仿生设计后斗齿的最大等效应变呈非线性增加并趋于收敛的趋势;采用仿生设计可以有效提高挖掘机铲斗斗齿的刚度,提高设备的抗变形能力。

提高矿用挖掘机斗齿性能的研究进展

简介了矿用挖掘机斗齿所用材料和失效形式,结合国内外对斗齿的研究和应用情况,综述了提高矿用挖掘机斗齿性能的一些措施和研究进展,为今后科研人员进行斗齿研究提供参考。

提高挖掘机斗齿寿命的研究现状和发展

总结国内外挖掘机斗齿所使用的材料,分析个别元素提高斗齿使用性能的原因,举例说明加入相应元素对斗齿寿命的效果。总结了几种提高斗齿寿命的工艺途径,其中包括提高钢的纯度、热处理、预硬化处理、堆焊、电渣熔铸、镶块和粉末喷焊等。简要介绍了从改良斗齿结构和使用组合斗齿来延长斗齿寿命,提高挖掘机工作效率。还列举了几种挖掘机斗齿材料。

仿生挖掘机斗齿减阻试验

为了减小挖掘机斗齿的楔土阻力,提取了蝼蛄前足爪趾的构型,在JL80型斗齿的基础上进行了仿生斗齿设计。采用快速成型加工技术加工了仿生斗齿与JL80型斗齿试样。利用试验机对两种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。运用有限元分析软件对仿生斗齿和JL80斗齿的楔入过程进行了数值模拟。结果表明,在同样条件下仿生斗齿的楔入阻力较JL80型斗齿低11%。本文设计的仿生斗齿可以为挖掘机斗齿的优化设计提供参考。

挖掘机斗齿用新型低合金耐磨钢热处理工艺参数的研究

研究了挖掘机斗齿用的新型低合金耐磨钢,利用淬火+C配分(Q&P)工艺进行了钢的热处理。利用Jmatpro软件模拟和奥氏体晶界侵蚀试验确定了奥氏体化温度。采用JSM-5610LV扫描电镜、JB-300B冲击试验机和D8 ADVANCE X射线衍射仪等手段,研究了等温淬火温度、配分温度对低合金耐磨钢组织和力学性能的影响,并分析了等温淬火温度对残留奥氏体含量的影响规律。结果表明:在试验条件下适宜的热处理工艺参数是:奥氏体化温度为870℃,等温淬火温度为320℃,配分温度为400℃;残留奥氏体含量在等温淬火温度为320℃时达到最大的体积分数(7.1%)。

一种挖掘机斗齿多向精密成形工艺研究

目的研究挖掘机斗齿多向精密锻造成形工艺。方法根据挖掘机斗齿的结构特点,设计一种多向精密成形工艺方案。使用Deform-3D有限元分析软件对提出的工艺方案进行模拟,分析锻造过程中的载荷-行程曲线和金属流动规律,最后设计模具并进行工艺试验。结果通过数值模拟与工艺试验,获得了成形过程中的工艺参数,揭示了挖掘机斗齿多向精密成形过程的变形规律。结论提出的多向精密成形工艺方案成形挖掘机斗齿没有超出模具的许用应力范围,工艺试验获得的锻件充填饱满,无锻造缺陷。

提高国产矿用挖掘机斗齿性能的研究

在矿石采掘作业中,挖掘机斗齿是磨损最为严重的部件,由于其在使用过程中承受到来自矿岩的冲击载荷和摩擦力,造成斗齿磨损、划伤甚至断裂。作为使用寿命短、更换频繁、消耗快且使用量大的斗齿,其需求量的增加也大大增加了采掘作业成本,因此,加强挖掘机在斗齿消耗方面的有效控制是控制采掘成本的途径之一。通过分析挖掘机斗齿的失效模式,结合斗齿的使用情况,着眼于斗齿的结构、材料、制造、表面处理等方面的分析,为缅甸莱比塘采矿项目在挖掘机斗齿的国产化选择方面提供了依据。

挖掘机斗齿和侧板堆焊及补焊工艺在蒙古国项目中的应用

根据蒙古国油田基本建设施工过程中挖掘机斗齿及侧板等易损件磨损严重的实际情况，采用堆焊及补焊工艺，合适的堆焊材料、合理的堆焊及补焊工艺，成功进行了现场堆焊及补焊，获得令人满意的效果。

挖掘机仿生斗齿土壤切削试验与减阻机理研究

模仿蝼蛄爪趾形态设计了挖掘机斗齿。使用多项式拟合方法对爪趾的侧面轮廓线进行拟合,利用快速成型设备制造仿生斗齿样件。通过土壤切削试验,测定了仿生斗齿和JL80斗齿试样的土壤切削阻力。试验结果显示,仿生斗齿切削时受到的土壤阻力较原形斗齿降低约11%。分析表明,仿生斗齿易形成'自刃尖',保持斗齿整体切削性能,且可在不改变挖掘机设计与工况的条件下,减小切削角,实现减阻。

挖掘机斗齿的三维建模方法研究

为了获得某挖掘机配用斗齿在现场的数字三维实体模型,研究了该斗齿的三维CAD实体建模方法。该斗齿是外形复杂、有楔形内腔和配合要求的铸件,针对其几何特点提出了三维实体建模的思路和方法,并简述了在Pro/E环境下实体建模的主要方法和步骤。为该斗齿的后续数字化设计与制造提供了可靠依据,提高了设计效率。

提高PL160LC-8型挖掘机斗齿疲劳寿命的优化设计

为了提高挖掘机斗齿的疲劳寿命,解决斗齿在复杂工况下容易发生疲劳失效的问题,利用ANSYS Workbench对斗齿进行疲劳计算,在Design Exploration模块中进行参数敏感性分析,筛选出影响斗齿疲劳寿命的主要结构参数,进而以疲劳寿命为目标函数进行自适应单目标直接优化。结果表明,优化后斗齿的疲劳寿命明显提高。

预制坯形状对挖掘机斗齿终锻成形的影响

根据某型号矿用挖掘机斗齿形状特点,设计了两步成形的锻压工艺,试验样件存在两侧弧形凸起填充不满的问题。根据成形难点重新设计了预制坯,并使用Deform-3D有限元软件对斗齿锻压过程进行数值模拟,分析了锻造过程中的等效应变和金属流动规律,研究了锻造模具的受载荷情况。根据模拟结果对预制坯形状和尺寸进行修正,设计模具并进行生产试制。生产得到的斗齿锻件充填饱满、内部金属流线分布合理、无折叠飞边等缺陷,与模拟结果相一致。结果表明,通过对预制坯形状进行优化,能够有效降低斗齿成形难度、提高成形效果。该研究优化了斗齿锻造工艺,提供了一种合适的预制坯形状,为挖掘机斗齿的锻造生产提供了一种可行的工艺方法。

基于曲面的复杂斗齿三维实体建模方法研究

为了获得某型挖掘机斗齿的三维实体模型,依据其工程图样研究了该斗齿的三维实体建模方法。该型斗齿具有复杂外形、内腔和圆弧形走向的销孔,针对其特有的几何特征,在Pro/E软件环境下,基于曲面造型的技术路线,采用先分别创建外形、内腔和销孔的曲面模型,然后将这些曲面进行合并,并最终实体化的方法,可以快速成功地创建其三维模型。

具有复杂形状内腔的斗齿零件的曲面重构技术研究

为获取外形不规则且具有复杂形状内腔的挖掘机斗齿形状、尺寸等数字信息,基于实物反求工程技术路线,对其进行逆向设计曲面重构技术研究。对曲面反求过程中的数据采集、对齐点云、数据分割及曲面重构等环节有系统的分析总结,对型面数量多的斗齿点云进行了有效的数据分割,提出了基于零件结构特征的直接交互式点云分割法,且反求得到的斗齿曲面精度满足要求,该方法对复杂内型面零件的反求有一定的借鉴作用。

具有复杂内腔和外形的斗齿快速逆向设计

为了获得某型挖掘机斗齿点云逆向造型的实体化模型和CAD工程图样,研究了斗齿点云快速实体化的方法.采用基于"曲面重构—实体化—工程图"的逆向设计途径,提出把对精度要求高的内腔和销孔部位及对精度要求一般的斗齿外形分别用Imageware及Geomagic Studio软件完成曲面重构和基于Pro/E软件完成曲面合并和实体化的逆向策略,介绍了斗齿点云的数据分割、曲面重构与合并、实体化以及其工程图获取过程中的主要过程和方法.研究结果表明:对于型面数量多而复杂的斗齿,曲面逆向工具的选取及点云的数据分割方法是否得当是决定曲面和实体模型重建效率和成败的关键,通过恰当选择逆向策略和工具,合理简化点云的分割、曲面重构与合并以及实体模型的建立等,可显著提高逆向设计效率.

基于GA-BP神经网络的三维点云孔洞修补研究

针对精度要求高的销孔、内腔和复杂型面点云零件的大面积、跨面孔洞修补差情况,提出了一种基于GA(遗传算法)和BP(反向传播)神经网络的GA-BP混合算法,利用GA全局优化的能力,运用GA优化BP的权值和阈值,克服了BP神经网络陷入局部最优解。以挖掘机斗齿为例,利用混合算法GA-BP对三维点云数据不同特征缺失进行修补,实验结果表明,与一般BP神经网络比较,该方法预测精度高,收敛速度快,具有很好的鲁棒性,适用性强。

单斗挖掘机

GJ966041 挖掘斗齿的减振固定法US 5331754[专,英]/(Ruvang John A…).—1994.7.26.—(1993.3.29);Int.C1.E 02 F9/28介绍将挖掘机斗齿,经齿中的侧向孔装进接头的结构。接头中打入二个楔形销,然后在一个销表面和齿与接头表面之间,放入弹性件(橡胶),完成可靠的固定并能快速安装和方便拆卸。

挖掘机械

2.1 单斗挖掘机GJ954107 挖掘机回转支承齿轮强度校核[刊,中]/张健民//工程机械.—1995,26(3).—11～13GJ954108 悬挂在挖掘装载机上的双指夹钳松土器[刊,中]///建筑机械化.—1995,(2).—17～18GJ954109

斗齿逆向设计中曲面模型的快速重建方法

零件的曲面模型是获得其逆向设计数据等后续处理的关键环节。为了快速获得具有复杂外形和内腔的某型挖掘机斗齿的设计数据,研究了该斗齿点云曲面原型的获取方法。鉴于斗齿不同部位对逆向设计精度的要求不同,采用Imageware和Geomagic Studio对斗齿的内腔、销孔和外形点云分别进行曲面重构之后,再进行整个模型的曲面整合策略。介绍了应用两种软件完成斗齿曲面模型的主要处理过程及关键环节。该方法能快速获得符合精度要求的斗齿曲面模型,可行且高效,为斗齿曲面模型的实体化及其后续处理提供了可靠依据。

ZGMn13Cr2钢热变形行为及热加工图

为研究ZGMn13Cr2钢的热变形行为及热加工图,首先利用Gleeble-3500热模拟试验机对其进行了高温压缩实验,研究ZGMn13Cr2钢在变形温度为900、1000、1100和1200℃,应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1)条件下的真实应力-真实应变曲线,分析其在不同变形条件下流变应力的变化规律,并基于实验数据,经线性拟合得到ZGMn13Cr2钢的Arrhenius本构方程及热加工图;然后,以某型号挖掘机斗齿为研究对象,研究该材料的热加工性能,制定了挖掘机斗齿的锻造工艺并利用数值模拟软件进行模拟;最后,根据模拟得到的工艺参数进行了工艺实验验证。研究结果表明,ZGMn13Cr2钢的最优热加工工艺参数范围为:变形温度为1057~1167℃、应变速率为0.2~0.5 s^(-1)。工艺实验得到的斗齿锻件充填饱满,并与模拟结果基本一致。该研究结果为ZGMn13Cr2钢的锻造工艺参数制定以及挖掘机斗齿的实际锻造生产提供一定的理论依据。