基于法切比影响的反铲液压挖掘机的稳定性分析-stability analysis of backhoe hydraulic excavator based on influence of normal cut ratio.docx

摘要挖掘机是一种常用的、重要的工程机械，它在矿山开采、道路修筑、国防施 工、农用水利等基本建设中占有非常重要的位置。随着我国经济建设的大力发展， 特别是国家加大铁路和水利设施等基础设施的投资，挖掘机越来越显示出在国民 经济建设的巨大作用。因此重视和加速挖掘机的改进与创新，稳定提高产品质量， 对加速现代化工程建设有着重大和长远的意义。挖掘机整机稳定性是指挖掘机在自重和外载荷作用下抗倾覆的能力，稳定性 情况直接影响到液压挖掘机工作性能、可靠性和安全性。本文在计算某液压挖掘 机整机前倾稳定性时，出现了理论计算结果稳定而实际挖掘作业过程中出现前倾 的现象，得出法切阻力比 λ 对挖掘机稳定性有很大影响。本文建立了挖掘机几种 典型工况的稳定性力学模型，在考虑法切阻力比 λ 影响的基础上进行挖掘机整机 稳定性优化研究，得到配重质量大小和位置分布，为挖掘机的设计提供了参考依 据。本课题主要的研究工作包括以下几个方面：① 分析总结了反铲液压挖掘机工作装置的结构形式和挖掘特点，通过对挖掘 机的主要部件动臂、斗杆、铲斗机构的运动分析以及对工作装置的力学分析，创 建了工作装置各铰点位置以及各构件受力情况的数学模型。② 以某 21t 反铲液压挖掘机为研究对象，利用编制的前倾稳定性分析软件对 其前倾工况进行分析，得出法切阻力比 λ 对挖掘机稳定性有很大影响。③ 分析挖掘机主要工作工况，建立了各典型工况稳定性力学模型。④ 选取合适的优化参数和目标函数，建立了优化设计的数学模型，利用 Visual Basic 6.0 作为开发工具，编写了基于法切比影响的反铲液压挖掘机稳定性 优化设计软件。⑤ 利用优化软件对反铲液压挖掘机进行稳定性优化，得出优化方案，并与优 化前的稳定性情况比较。优化得到的结果提高了挖掘机各工况的稳定性，表明了 此种方法的有效性和可行性。关键词：反铲液压挖掘机，稳定性分析，配重，法切阻力比，优化设计ABSTRACTExcavator is a common and important construction machinery. It plays an important role in energy exploitiom,transportation construction, national defense construction ,irrigation and other earthwork construction. With the continuous development of national economy, especially the investment on construction of railway and irrigation works ,the excavator has shown huge roles in the national economy increasingly. Therefore, it is meaningful to emphasize and accelerate its improvement and innovation and improve the quality of productions stability to satisfy the users for speeding up modernization construction.The stability of excavator refers to the ability against overturning excavator under its own weight and external loads. Therefore, the stability conditions affect the service capability , reliability and safety of excavator directly. During the analysis of fore-rake stability , the theoretical calculation results are stable but the actual mining operation are opposite .The result shows that the ratio of normal and tangential digging resistance (marked as λ for short) has great influence on the stability of complete appliance. In this paper, stability mechanics model