摘要：在设计目前国内最大的装机质量达270 t大型矿用液压挖掘机的动臂液压控制系统中,动臂抬升时采用多泵(四台主泵)供油,再通过阀外合流的方法满足动臂的速度要求,针对在动臂下降时,由于机械构件质量大、惯性非常大,导致下降结束阶段压力冲击大、下降速度慢、工作效率低的问题,提出动臂下降时采用比例再生阀,用流量再生回路实现能量回收,减小压力冲击,加快下降速度,同时提高系统工作效率。对挖掘机进行试验研究,结果表明,挖掘机加载最大试验负载25 t时,所设计的液压控制系统可以完全满足动臂正常工作所需要的压力及速度要求,动臂下降采用流量再生回路后,动臂可以完全下降到位,下降时间由37 s缩短至18 s,速度明显加快,下降压力更平稳,且无明显的液压冲击,同时由于下降时无需液压泵供油,降低了系统能耗。通过试验,验证了挖掘机液压控制方案的正确性,为今后在国内设计和制造更大型的液压挖掘机积累了数据和经验。

摘要：液压挖掘机工作过程中存在大量的重力势能浪费,严重影响整机能效并造成大的排放污染。针对双液压缸驱动动臂的大型液压挖掘机,提出采用双液气储能液压缸驱动液压挖掘机动臂、集成驱动与势能回收一体化原理,降低机器作业能耗和排放。将原双腔液压缸改为集成有储能腔的三腔液压缸,储能腔与液压蓄能器直接连通,通过液压蓄能器初始充液压力平衡工作装置自重,直接回收利用工作装置重力势能。根据36 t大型液压挖掘机作业特点和重力势能变化情况,设计出液压缸和液压蓄能器的参数。进一步建立数字化样机,通过对液气储能驱动系统进行仿真研究,对液压泵输出流量和控制阀的阀口参数重新匹配,修改了与回转复合动作的合流控制策略,并初步验证了液气储能驱动系统的节能效果。在此基础上构建了试验样机,90°标准装车作业循环测试表明,与同型号液压挖掘机相比,在满足同样挖掘力的情况下,整机工作效率提升20.7%,燃油消耗降低17.1%,如按每天作业8 h计算,单台车每天可节约燃油达47 L,减少二氧化碳排放123.6 kg。

摘要：为了用定量信息变量化来控制CAD模型结构,以实现参数化设计,利用三维设计软件UG的WAVE和PTS模块建立了WK系列挖掘机动臂的参数化设计系统。该系统实现了良好的无需编程的人机交互模式,缩短了机械式挖掘机动臂的设计周期,降低了设计成本。同时,添加了一些PTS需求,使设计人员使用更加方便,具有一定的实用性。

摘要：动臂是旋挖钻机的一个主要构件,在动臂变幅、钻进和提钻等工况下均是主要承力构件。文中分别对动臂变幅、钻进和提钻工况下,旋挖钻机以最不利的姿势作业,且承受最大载荷时动臂的结构强度进行分析,为动臂的结构设计及优化设计等提供了理论基础。

摘要：为了实现装载机动臂结构的轻量化设计,进行装载机工作装置各构件的力学分析,将铲斗所受物料的作用力转换为动臂铰接点处受力。建立装载机动臂结构的有限元模型,进行典型工况下的有限元分析,得到结构应力和位移变形量。基于有限元分析和ANSYS平台,以结构质量最轻为目标,采用结构离散单元的伪密度分布最优的方法,进行动臂的拓扑优化设计,并对优化结果进行疲劳强度评估。结果表明:拓扑优化前后结构的强度和刚度保持不变,优化后动臂结构质量减少166 kg,减重14.4%。拓扑优化后的结构疲劳强度满足要求,所得结果为装载机其他结构件的轻量化设计提供了参考依据。

摘要：以5 t装载机铲斗与动臂销轴的实测载荷为基础,研究了将随姿态变化载荷当量到动臂局部坐标系下的求解方法,利用Matlab软件编写了相应的数据处理程序,得到了装载机动臂在固定姿态下的载荷时间历程。通过静力学分析确定了动臂的危险位置,利用危险截面应力等效原则得到了动臂的等效外载荷,并在此基础上编制了动臂疲劳试验载荷谱。研究结果为动臂的疲劳试验及抗疲劳设计提供了参考依据。

摘要：为解决挖掘机动臂在下降过程中势能转化为热能的情况,目前多数挖掘机都采用了动臂流量再生回路。根据动臂下降过程中能量的变化,通过改进普通的动臂流量再生回路,设计了带势能回收的动臂流量再生回路,并以23T挖掘机为研究对象,计算了两种回路的功率分配和能量损耗。采用AMEsim建立了仿真模型,对两种回路的运行性能和能量损耗进行了分析,仿真结果表明,带势能回收的回路相比普通流量再生回路在节流阀上消耗的能量降低了40.34%,提高了能量的利用率。

摘要：在挖掘机动臂设计过程中,由于多种软件之间数据转化困难,缺乏集成优化设计平台,导致设计过程需要反复试算,效率很低。因此,成功搭建了包括ANSYS、HyperMesh、UG、iSIGHT的集成软件平台,完成了不同软件之间的数据自动交换,解决了集成平台数据接口难题。以挖掘机动臂轻量化作为目标,对动臂进行了优化设计。采用优化拉丁方法进行了试验设计,并根据试验设计结果,用Pareto方法筛选出对目标影响显著的优化变量。利用多岛遗传算法以及序列二次规划法,对动臂优化模型以质量最小为目标进行了优化设计,使得挖掘机动臂质量下降15%,优化效果显著。集成平台方法为解决挖掘机动臂优化以及类似问题提供了一种新的解决方案。

摘要：以挖掘机的动臂结构为研究对象,构建考虑静态强度、刚度、轻量化等性能的优化设计数学模型,以ANSYS软件为工具,对挖掘机动臂进行了轻量化设计计算,针对轻量化设计过程中设计变量非线性的特点,建立了人工神经网络的模型,对ANSYS软件优化设计的结果进行了验证,有效地降低了动臂的质量。结果表明,用两种方法结合起来进行轻量化设计的方法合理可行,对其他的机械进行轻量化设计具有一定的指导意义。

摘要：动臂是机械式挖掘机工作装置的重要组成部分,如何减轻动臂质量是挖掘机结构设计中最为关注的问题。动臂结构复杂,利用传统的高精度仿真模型进行仿真优化需要耗费大量的时间和精力。我们以太原重工WK-55型机械式挖掘机动臂为研究对象,利用三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件ANSYS建立动臂参数化模型,对其进行静力学分析。选取动臂上翼板、腹板和下翼板厚度作为轻量化的优化设计变量,利用代理模型技术对结构进行优化。结果表明,在动臂结构满足刚度、强度要求的情况下,质量减小了3.5%。证明代理模型优化方法对动臂轻量化设计具有一定指导意义。