2、Wei9YANGWu-cheng9Z~ANGchuan-wei9Z~ANGWu-gang9TANGXiang-ang!!近年來9集挖掘和裝載功能于一體的液壓挖掘機(jī)在基礎(chǔ)建設(shè)和民用建筑建設(shè)中的使用與日俱增O由于液壓挖掘機(jī)的工作條件比較惡劣9工作裝置故障較多9造成整機(jī)工作可靠性較差9因此挖掘機(jī)的可靠性和最優(yōu)化設(shè)計(jì)成為國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)O本文以某國(guó)產(chǎn)22t挖掘機(jī)為例9探討在ProE軟件環(huán)境下9對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行三維實(shí)體建模虛擬裝配運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)模擬9為挖掘機(jī)物圖l!挖掘機(jī)工作裝置虛擬樣機(jī)的
3、建模過程(按工藝流程)理樣機(jī)的制造新機(jī)型設(shè)計(jì)方案的評(píng)估提供有效參考數(shù)據(jù)O型如圖2所示Ol!挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)的建立l.l!挖掘機(jī)三維零件模型的建立一般來說9在ProE軟件環(huán)境下9機(jī)械系統(tǒng)的三維建模應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)構(gòu)思或者前期圖紙為依據(jù)進(jìn)行9盡量保持三維圖形數(shù)據(jù)的完整和正確性O(shè)由于本文將進(jìn)行挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析和工作裝置的有限元分析9因此此次建模原則是I挖掘機(jī)工作裝置建模盡量細(xì)化9包括動(dòng)臂斗桿等圖2!某國(guó)產(chǎn)22t液壓挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)模型的內(nèi)部加強(qiáng)筋等需詳細(xì)建模9而除工作裝置以外的在進(jìn)行虛擬樣機(jī)裝
4、配之初9采用按照挖掘機(jī)各部件9在建模時(shí)則盡量簡(jiǎn)化9比如回轉(zhuǎn)平臺(tái)行走鉸接點(diǎn)位置裝配9結(jié)果發(fā)現(xiàn)效率低下9而且裝配的裝置等只是勾畫出外部形狀9而內(nèi)部細(xì)節(jié)并未詳細(xì)精度很低9且在最后連桿裝配時(shí)9出現(xiàn)無法約束的繪制9但在動(dòng)力學(xué)分析時(shí)9其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量等依情況O后來9改用6連接7約束方式I動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行O建立挖掘機(jī)工作裝置虛擬樣機(jī)的平臺(tái)的連接動(dòng)臂與斗桿的連接斗桿與鏟斗的連過程如圖1所示Ol.2!挖掘機(jī)虛擬樣機(jī)的裝配收稿日期]2006-02-27所建立的某國(guó)產(chǎn)22t液壓挖掘機(jī)的虛擬樣機(jī)模通訊地址]
5、郭衛(wèi)!西安科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院211信箱2006.06上半月刊71!!!接動(dòng)臂油缸缸筒與回轉(zhuǎn)平臺(tái)的連接連桿與斗桿6伺服電動(dòng)機(jī)7;在回轉(zhuǎn)平臺(tái)與行走機(jī)構(gòu)的6連接7的連接動(dòng)臂油缸活塞桿與動(dòng)臂的連接等均采用軸上施加2個(gè)6伺服電動(dòng)機(jī)70設(shè)定各個(gè)6伺服電6銷軸7約束;各油缸活塞桿與油缸缸筒的連接動(dòng)機(jī)7的速度設(shè)定6結(jié)束時(shí)間7為14.742s設(shè)搖桿與鏟斗的連接連桿與搖桿的連接采用6圓定挖掘機(jī)挖掘初始狀態(tài)為起始位置并根據(jù)6作業(yè)柱7約束;其它剛性零件(斗齒駕駛室等>采用循環(huán)時(shí)間表7設(shè)定各個(gè)6伺服電動(dòng)機(jī)7的起止剛性連接
6、中的6匹配7和6插入7約束0這種虛擬時(shí)間0裝配方法不需要移動(dòng)連桿搖桿和鏟斗拼湊裝配!!依據(jù)圖4可以得出挖掘機(jī)各個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)工作量小效率高也易于達(dá)到裝配要求0動(dòng)的時(shí)間關(guān)系分段函數(shù)為:2!挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)仿真3.172(S>!I1"(0"3.172>$5.539(S>!I2"(3.172"8.711>2.l!挖掘機(jī)工作裝置動(dòng)態(tài)模擬與分析基本流程工作裝置動(dòng)態(tài)模擬與分析的基本流程如圖3所4.887(S>!I3"(5.446"10.333>!T(I>#(1>示01.594(S>!I4"(10.333"
7、11.927>3.665(S>!I5"(11.077"14.742>%1.932(S>!I6"(11.927"13.859>其中I1I2I3I4I5I6分別為挖掘提臂回轉(zhuǎn)卸載回轉(zhuǎn)和降臂所對(duì)應(yīng)伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間0一個(gè)作業(yè)循環(huán)時(shí)間T14.742s在設(shè)定中注意有復(fù)合動(dòng)作伺服電動(dòng)機(jī)起止時(shí)間的設(shè)定0圖3!工作裝置的動(dòng)態(tài)模擬與分析基本流程"2#根據(jù)(1>式很好地解決了各個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系問題使工作裝置的整個(gè)工作循環(huán)動(dòng)態(tài)模2.2!工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析擬能順利地按工作順序完成0最后可以通過捕捉動(dòng)挖掘機(jī)工作裝
8、置動(dòng)態(tài)模擬的工況設(shè)定如下:態(tài)模擬過程制作成一個(gè)動(dòng)畫片0以斗桿缸挖掘?yàn)橹麋P斗缸配合使斗中土壤通過以上設(shè)定運(yùn)行上述6動(dòng)作設(shè)定7可得不至于撒出0取22t挖掘機(jī)最大挖掘深度的1/2出挖掘機(jī)工作狀態(tài)模擬如圖5所示0(3301.5mm>取其最大挖掘半徑的1/3與挖掘機(jī)實(shí)際挖掘動(dòng)作相比模擬過程完全相(6704mm>同時(shí)鏟斗處于最大挖掘力狀態(tài)卸載符因此證明在Pro/E軟件環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)仿真是高度為2.5m回轉(zhuǎn)90至目的地卸土0設(shè)斗桿擺正確的0動(dòng)50可使鏟斗滿載注意在提升過程中配合轉(zhuǎn)動(dòng)另外挖掘機(jī)整個(gè)作
