浅析装载机工作装置的作业仿真

　　关于装载机工作装置载荷及强度计算的方法，直观分析会提出这样的疑问，对于不同的工作装置的结构参数和动力学参数，其结构所有部位*大应力所对应的工况都一定是上述的典型工况吗本文对多种装载机及不同作业方式、作业位置和载荷型式进行的仿真普查分析结果表明，上述典型工况不一定是*大应力工况，由于机构尺寸和动力学参数的不同以及结构特征不同，*大应力工况也会不同，而且结构在不同部位的*大应力所对应的工况也不一样。

　　作业仿真就是模拟各种作业过程，普查和分析工作装置在作业过程中的载荷和强度状况。方法及模型如下：

　　（1）将连续作业过程离散化，例如，铲斗转起过程转角从0到40，将其离散化为n1个转角位置，如0、2、4、40，计算每个转角位置时的载荷和结构给定部位的应力，由此转斗作业过程的强度情况就反映出来。同样裂缝处理 ，作业时铲斗的插入（或进行提臂切削）高度可能不同，因此要考虑在不同插入高度时的作业情况。由设计人员输入*大插入高度Hmax，然后将插入高度范围从0Hmax划分为n2个不同插入高度。

　　（2）划分为4种作业方式进行仿真分析，铲斗水平插入。插入物料后的转斗过程，斗底与地面平行为开始转起的初始转角。铲斗水平插入的同时转起。操纵动臂油缸铲起和切削。作业时插入的高度可能不同，因此要考虑不同的插入高度，由设计人员输入*大插入高度Hmax，然后将插入高度从0Hmax划分为n2个不同作业高度。第种作业方式包括插入时为了减小插入阻力而同时提斗作业方式和偶尔对松软土质的掌子面进行的切削作业方式，在此也予以考虑。

　　（3）载荷型式可以取2种，**种载荷是铲斗的插入阻力和转斗阻力作用于整个斗刃上（均布）；第二种截荷是铲斗的插入阻力和转斗阻力作用于铲斗的一侧。可以简化为**种截荷的基础上再附加一个力偶矩。**种载荷是一种*常出现的载荷，第二种载荷是极少出现或可能不存在的，其结构应力值可作为*大静强度设计的参考。仿真时，分别按照4种作业方式进行，归纳如下：水平插入方式按2种载荷型式，n2个插入高度，共可以组合得到2n2个工况。转斗方式按2种载荷型式，n1个铲斗转角位置，n2个插入高度，共可以组合得到2n1n2个工况。水平插入同时转斗方式按2种载荷型式，n2个插入高度，共可以组合得到2n2个工况。动臂油缸铲起的同时插入方式按2种载荷型式，n1个铲斗转角位置，n2个插入高度，共可以组合得到2n1n2个工况。显然，n1和n2取值越大，就越接近连续过程或覆盖所有作业工况。在程序中4种作业方式由设计人员选择，可以只对其中的任意一种或多种进行仿真计算，也可以对其全部仿真计算，从中选取*大应力工况。

　　（4）装载机在某作业工况下水平插入力和垂直铲起力的计算按下列假定进行：考虑机器自重，各零部件重量简化到重心。考虑液压系统效率和机构连杆效率。不考虑物料阻力和结构强度的限制，不考虑停机面斜度、风力、惯性力、动载的影响。插入力和垂直铲起力能否实现要考虑下列因素：动臂油缸闭锁能力的限制，当插入或转斗动作时，动臂油缸处于闭锁状态，可能出现动臂油缸过载阀过载溢流情况。铲斗油缸闭锁能力的限制，当动臂油缸主动工作时，铲斗油缸过载阀可能出现溢流情况。

　　机器前倾稳定性的限制，当铲起时可能会由于机器稳定性的限制使主动铲起力不能充分发挥。

　　机器后倾稳定性的限制，当在较高作业高度插入时，可能出现后倾失稳情况。

　　机器附着能力的限制，当插入力大于机器对地面的附着力时会打滑。

　　只有在充分考虑了上述因素后求得的插入力和铲起力才是该工况下实际产生的插入力和铲起力。