劉穎莉

(黑龍江工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，黑龍江 雞西 158100)

裝載機(jī)工作裝置偏載工況動(dòng)力學(xué)分析

劉穎莉

(黑龍江工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系，黑龍江 雞西 158100)

在工程上運(yùn)用的重要機(jī)器裝載機(jī)，工作裝置是裝載機(jī)進(jìn)行工作的重要構(gòu)件。用PRO/E4.0創(chuàng)工作裝置的三維模型，然后倒入ADAMS2010中，且以偏載工況為例，對(duì)動(dòng)臂及搖臂進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，其結(jié)果表明，在鏟掘和卸載工況時(shí)，動(dòng)臂、搖臂各自的受力較大，鉸接點(diǎn)不同。

裝載機(jī)；工作裝置；動(dòng)力學(xué)

裝載機(jī)是一高效率作業(yè)的、廣泛運(yùn)用的工程用機(jī)械，它能對(duì)散著的物料進(jìn)行平整、鏟裝、搬運(yùn)、卸載等作業(yè)，并且可對(duì)如硬土、巖石類(lèi)進(jìn)行輕微鏟掘的工作。[1]工作裝置作為它的執(zhí)行部件，為了更好地了解其在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，各個(gè)鉸接點(diǎn)的受力情況，本文將對(duì)其動(dòng)臂及搖臂進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。

1 工況的選擇

物料相關(guān)種類(lèi)和相應(yīng)的作業(yè)條件不同等，工作裝置在實(shí)際工作時(shí)，鏟斗受均布的載荷是不可能的，但為計(jì)算方便，簡(jiǎn)化為以下兩種情況：①在受到均布載荷的情況下，可在鏟斗的切削刃中部，用一集中載荷來(lái)替代，這種稱(chēng)對(duì)稱(chēng)受載；②在受到非均布的載荷，可在鏟斗一邊上第一斗齒，采用集中的載荷來(lái)替換，稱(chēng)偏載。[2]

工作裝置在其鏟掘時(shí)，一般有以下三種受力情況：

(1)在水平地插入料堆，各個(gè)相關(guān)油缸一同閉鎖，這時(shí)候只受水平的作用力；

(2)在插入料堆，鏟斗進(jìn)行翻轉(zhuǎn)、動(dòng)臂提升后，進(jìn)行鏟掘，這時(shí)候僅受垂直的作用力；

(3)鏟斗邊插入，邊鏟斗進(jìn)行翻轉(zhuǎn)；邊插入，邊動(dòng)臂提升，這時(shí)候受水平作用力且也受垂直作用力。

綜上，動(dòng)臂有典型的六種工況，一是水平對(duì)稱(chēng)工況；二是垂直對(duì)稱(chēng)工況；三是水平垂直對(duì)稱(chēng)同時(shí)作用工況(正載工況)；四是水平偏載工況；五是垂直偏載工況；六是水平垂直偏載同時(shí)作用工況(偏載工況)。[3]其中第六種—偏載工況的受力最大，本文研究在此工況下，工作裝置的一些動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

2 三維模型的創(chuàng)建

利用Pro/E4.0專(zhuān)門(mén)的三維建模軟件，創(chuàng)建其三維模型，如圖1所示。

圖1 裝載機(jī)工作裝置三維模型Fig.1 The three-dimensional model of loader working device

采用中間數(shù)據(jù)格式——(“.x_t”)，將相關(guān)模型導(dǎo)入ADAMS2010中。

3 完善模型信息

(1)施加約束：研究裝載機(jī)工作裝置的相關(guān)工作原理后，在ADAMS2010中利用旋轉(zhuǎn)副、球副、滑移副、固定副進(jìn)行相關(guān)的約束。

(3)施加載荷：在工具圖標(biāo)中選擇單向力載荷工具，鏟斗前刃邊距側(cè)刃400mm，施加插入阻力、鏟掘阻力、且在鏟斗重心位置施加物料自身重力，用step函數(shù)對(duì)其進(jìn)行設(shè)定。

4 動(dòng)力學(xué)分析

(1)動(dòng)臂靠近鏟斗的兩鉸接處受力圖形。

圖2 鏟斗與動(dòng)臂鉸點(diǎn)/動(dòng)臂與油缸鉸接點(diǎn)Fig.2 link point between bucket and active arm/ link point between active arm and oil cylinder

圖3 搖臂和連桿鉸接點(diǎn)/搖臂與油缸鉸接點(diǎn)Fig.3 link points for link and rocker arm/ link points for rocker arm and oil cylinder

圖2為動(dòng)臂靠近鏟斗的兩鉸接處受力：鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)受力及動(dòng)臂與油缸鉸接點(diǎn)受力。

由圖2可知，在鏟掘工況時(shí)，動(dòng)臂與油缸鉸接點(diǎn)受力較大；在卸載工況時(shí)，鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)受力較大。

(2)搖臂兩側(cè)兩鉸接處受力圖形。

圖3為搖臂兩側(cè)兩鉸接處受力：搖臂與連桿鉸接處受力及搖臂與油缸鉸接處受力。

由圖3可知，在鏟掘工況時(shí)，搖臂與連桿鉸接處受力較大，而在卸載工況時(shí)，搖臂與油缸鉸接處受力較大。

結(jié)語(yǔ)

在受力最大工況下：

(1)在鏟掘工況時(shí)，對(duì)動(dòng)臂靠近鏟斗的兩鉸接處受力進(jìn)行分析，動(dòng)臂與油缸鉸接點(diǎn)受力較大；對(duì)搖臂兩側(cè)兩鉸接處受力進(jìn)行分析，搖臂與連桿鉸接處受力較大。

(2)在卸載工況時(shí)，對(duì)動(dòng)臂靠近鏟斗的兩鉸接處受力進(jìn)行分析，鏟斗與動(dòng)臂鉸接點(diǎn)受力較大；對(duì)搖臂兩側(cè)兩鉸接處受力進(jìn)行分析，搖臂與油缸鉸接處受力較大。

[1]周華祥, 黃磊. 裝載機(jī)工作裝置參數(shù)化3D建模及有限元分析[D]. 太原科技大學(xué)，2009.

[2]王曉寧. 裝載機(jī)工作裝置動(dòng)臂框架工作狀態(tài)的力學(xué)分析[D]. 山東大學(xué)， 2008.

[3]楊占敏, 王智明, 張春秋，等. 輪式裝載機(jī)[M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.

[4]李增剛.ADAMS入門(mén)詳解與實(shí)例[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[5] H.Martikka, A.Mikkola. Dynamics Simulation and Design if a Hydraulic Driven Boom using ADAMS[J].International ADAMS User Conference，1995.

Class No.:TH243 Document Mark：A

(責(zé)任編輯：宋瑞斌)

Kinetic Analysis of Loader Working Device in Condition of Unbalance Loading

Liu Yingli

(Department of Mechanical Engineering, Heilongjiang University of Technology, Jixi, Heilongjiang 158100，China)

In engineering machines, loader is one of an important devices to be used, and working device is the main components of the loader. With PRO/E4.0, we build a 3 D model and it is put into the ADAMS2010, considering the unbalance loading condition, we carried on a kinetics analysis. The results show the position of the larger hinge joint has changed for the swing arm and rocker arm during the operation of the shovel and in the condition of unloading.

loader; working device; kinetics

劉穎莉，碩士，助教，黑龍江工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系。研究方向：機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)械動(dòng)力學(xué)。

1672-6758(2016)11-0068-2

TH243

A