【文章內(nèi)容簡介】 3）裝載機有時邊插入邊翻斗，此時則同時受到水平插入阻力和垂直崛起阻力的作用。 上述三種情形都可以受到對稱載荷或者偏心載荷，將二者結(jié)合，就可以得第三 章 裝載機工作裝置總體參數(shù)的確定及受力分析 9 到六種不同的工況，受力的簡圖如圖 32 所 示。 (a) 水平對稱工況 (b) 垂直對稱工況 (c) 水平垂直對稱同時 作用工況 (d)水平偏載 工況 (e)垂直偏載工況 (c) 水平垂直偏載同時作用工況 圖 32 外載荷作用下工作裝置受力 對于 ZL50 裝載機而言，工作過程中受到工作阻力主要是插入阻力和崛起阻力和轉(zhuǎn)都阻力，不同的鏟掘物料的方法，以上幾種力的組合方式也有所不同，受力狀況要視具體情況而定。實際的工作過程中，阻力的計算長按以下經(jīng)驗公式估算： （ 1） 插入阻力inF 通常為了計算方便， 按下列經(jīng)驗 公式來計算總的插入阻力： inF= qa BLKKKK 1 2 5432110 公式 (31) 式中 ： 1234————— m— mqaKKKKBL物 料 松 散 程 度 與 塊 狀 影 響 系 數(shù) ；物 料 性 質(zhì) 影 響 系 數(shù) ；料 堆 高 度 影 響 系 數(shù) ；鏟 斗 形 狀 影 響 系 數(shù) ；鏟 斗 寬 度 ， 單 位 ；鏟 斗 一 次 插 入 的 深 度 ， 單 位 為 。 第三 章 裝載機工作裝置總體參數(shù)的確定及受力分析 10 查取有關(guān)文獻，結(jié)合老師建議， 求解得 插入阻力inF=140 KN （ 2） 崛起阻力 shF 通常鏟斗準備上翻時的崛起阻力按下式計算： shF = ?KBl qa22 公式 (32) 式中 ： —— m— mzqaKBL鏟 斗 開 始 舉 升 時 的 物 料 所 受 到 的 剪 應 力 ；鏟 斗 寬 度 ， 單 位 ；鏟 斗 一 次 插 入 的 深 度 ， 單 位 為 。 查取有關(guān)文獻，結(jié)合老師建議，求解得 崛起阻力 shF = KN （ 3） 轉(zhuǎn)斗阻力矩 zM 轉(zhuǎn)斗阻力矩可按下式求解： zM = dc MM ? 公式（ 33） 式中 ： — ? — cdMM 最 大 靜 阻 力 矩 ；重 力 力 矩 。 其中 yLxFMainc ??? )31([11 公式（ 34） 式中 ： — — m— m— minaFxyL轉(zhuǎn) 斗 開 始 轉(zhuǎn) 斗 時 所 受 到 的 插 入 阻 力 ；鏟 斗 回 轉(zhuǎn) 中 心 到 鏟 斗 斗 刃 的 水 平 距 離 ， 單 位 為 ；鏟 斗 回 轉(zhuǎn) 中 心 到 地 面 的 垂 直 距 離 ， 單 位 為 ；鏟 斗 插 入 的 深 度 ， 單 位 為 。 上式中的重力力矩通常按下式計算： Bcd LGM ?? 公式（ 35） 式中 ： — ?—— mdcBMGL重 力 力 矩 ， 單 位 ；鏟 斗 重 力 ， 單 位 為 ；鏟 斗 質(zhì) 心 離 回 轉(zhuǎn) 中 心 的 水 平 距 離 ， 單 位 為 。 綜上所述三種阻力，不一定在實際工作過程中的存在，而是隨著采掘方法第三 章 裝載機工作裝置總體參數(shù)的確定及受力分析 11 的不同而不同，存在一種或者幾種。作業(yè)方式為一次鏟掘法鏟掘法時，在鏟斗插入料堆時，只存在插入阻力；當鏟斗插入運動停止后，在鏟斗上翻轉(zhuǎn)時，則只受到翻轉(zhuǎn)阻力矩的作用；當采用挖掘法鏟掘物料時，則會同時受到插入阻力和崛起阻力的作用；當采用配合法鏟掘時，則轉(zhuǎn)斗阻力和插入阻力同時存在。本文在分析 時，采用一次鏟掘法考慮 ,并選用對稱載荷。 油缸受力的確定 裝載機 各個工況的實現(xiàn)主要靠油缸的伸張和收縮來實現(xiàn)，因此 油缸的受力情況就顯得非常重要。通常將油缸的受力 分為主動作用力和被動作用力。 總體來說，當油缸主動運動而使機構(gòu)運動時， 油缸受到的力為主動作用力；當油缸閉鎖不動時，油缸所受到的力稱為被動作用力。 ZL50 裝載機的轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸通常不一起動作，轉(zhuǎn)斗油缸和動臂油缸交替受到主動作用力和被動作用力的作用。 (1)油缸水平插入工況作用力的確定 裝載機的鏟掘物料時，要求轉(zhuǎn)斗油缸作用力足以使鏟斗 在鏟掘位置水平前進以鏟掘物料，裝載機后此時運動緩慢，轉(zhuǎn)斗油缸作用力即以此平衡條件作為計算位置。根據(jù)裝載機最大插入力力 公式 : inF= qa BLKKKK 1 2 5432110 公式（ 36） 上節(jié)求得： inF= 當鏟斗鏟取物料時，隨著鏟入深度的增加，當插入到極限位置時受力分析如圖所示： 第三 章 裝載機工作裝置總體參數(shù)的確定及受力分析 12 圖 33 轉(zhuǎn)斗油缸受力分析圖 上圖所示尺寸，可由 CAD 圖紙得到， 0G 為額定載荷， 1G 為鏟斗的重量，2G 為工作裝置的重量。 則根據(jù)上圖取下列數(shù)值： 將裝載機工作裝置作為一個整體，都靜力學平衡得： 轉(zhuǎn)斗油缸所受的力： 0 1 2 4 2 51 3 1 3() int G G l l F l lF l l l l???= 動臂油缸 (兩個 )所受的力： 8 2 6 1 0 0 71 9t inF l G l F l G lF l? ? ? ? ? ? ??= （ 2）鏟斗處于最高位置舉升工況作用力的確定 在該位置時受力分析如圖所示： 圖 34 最大舉升位置時油缸受力圖 分析方法類似上圖，求得： 轉(zhuǎn)斗油缸所受的力：314210 )( ll llGGFt ?? = 動臂油缸 (兩個 )所受的力：970106281 l lGiFlGlFF int ??????? = 第四 章 裝載機工作裝置的建模 13 第四章 裝載機工作裝置的建模 Pro/e 三維模型的建立過程概述 Pro/e 三維模型 是 裝載機工作裝置的模型 的一部分。對于 裝載機工作裝置 的建模， 大體 可 按如下流程圖進行： 圖 41 工作裝置建模過程流程圖 在 三維 建模過程中，將各個零件分類，有鏟斗、搖臂、動臂和連桿，各部件模型圖如下圖所示： （ a）鏟斗 （ b）動臂 Pro/e 建模 工作裝置的實體模型 導入 ADAMS 軟件中進行仿真分析 模型簡化 分析處理得出結(jié)果 后處理 施加約束 第四 章 裝載機工作裝置的建模 14 （ c）連桿 （ d）搖臂 圖 42 各部件三維模型圖 最后得到的裝配圖如圖 4— 3 所示： 圖 43 裝載機工作裝置三維圖 ADAMS 模 型的建立 ADAMS 軟件簡介 ADAMS 是一款表現(xiàn)出色的動力學和運動學仿真軟件，具有強大的仿真分析功能。通過大量的工程應用和實踐， ADAMS 表現(xiàn)除了其特有的優(yōu)點，在機械行業(yè)應用廣泛。 ADAMS 分為很多模塊，例如 ADAMS/View 模塊、 ADAMS/Car模塊、 Adams / PostProcessor 模塊等。本文在分析裝載機工作裝置時，主要應用到了 ADAMS/View 模塊、 ADAMS / PostProcessor 模塊。 ADAMS 軟件的優(yōu)點在于它可以在給定的環(huán)境變量中模擬物體的各個量，比如說力的大小、運動軌跡、鉸接點的受力等等。有了上述仿真的結(jié)果，就可以幫助設(shè)計人員在不用制造出整機的前提下了解樣品質(zhì)量的好壞，從而幫助他第四 章 裝載機工作裝置的建模 15 們加以改進，節(jié)省研發(fā)費用和研發(fā)時間。 Pro/e 模型導入 ADAMS 本章第一節(jié)中介紹了三維模型的建模方法，在三維模型建立好之后，接下的任務(wù)是 將 Pro/e 模型導入 ADAMS。將 Pro/e 建好的 模型模型導入 到 ADAMS有很多 方法，但 首先得確保 Pro/e 中建立的模型的單位制和 ADAMS 的單位制是相符合的，否則無法進行模型導入， 本論文 導入 的方法是： （ 1） 先將三維 模型在 Pro/e 中打開，保存副本，保存成 .x_t 格式。打開ADAMS/View 模塊，選擇 import a file. （ 2） 在 File Type 欄選擇輸入的文件格式類型，后綴為 .x_t 格式。 （ 3）在 File To Read 右邊的空框內(nèi)輸入文件名，方法為：鼠標放在空框內(nèi)，點擊右鍵，選擇 browse,打開文件瀏覽對話框，找到已保存的后綴為 .x_t 格式的文件，雙擊即可。 （ 4） 在 model Name 欄，輸入 ADAMS 數(shù)據(jù)庫名。 （ 5）選擇 OK 按鈕，即可導入 ADAMS 中。 模型導入 ADAMS 后，其各部件的物 理特征丟失，只保留了幾何特性，所以，為了進行系統(tǒng)仿真，需要對每一個零部件添加材料特性。修改完成后，模型導入完畢。 導入的模型的布爾操作 在裝載機工作裝置 在導入 ADAMS 時，焊接等固定連接處相連接的零件都是一個獨立的零件，要進行裝載機工作裝置的運動仿真分析，必須將固定相連的零件生成一個零件，即布爾操作。 ADAMS/ View 提供了五種布爾操作，通過對簡單實體的組合來創(chuàng)建復雜零件。 表 41 實體的布爾運算 圖標 圖標 功能 說明 布爾加（ Unite） 合并兩個相交的實體 把第二個 ，實體并入第一個實體中，相交部分只計算一次 第四 章 裝載機工作裝置的建模 16 布爾和（ Merge） 合并兩個不相交的實體 把第一個實體并入到第二個實體中 布爾交（ Interesect） 取相交形體 保留相交部分的實體，所形成的實體特性與第一個實體相同 布爾減（ Cut） 實體切割 用第一個實體去切第二個實體，刪除第一個實體和相交部分的第二個實體 布爾分 （ Split） 實體還原 將經(jīng)過以上布爾操 作的實體還原 模型的約束的確定 約束的概述和分類 在一個系統(tǒng)中，通常是由多個約