Please wait a minute...
工程设计学报
工程设计学报  2014, Vol. 21 Issue (4): 329-333    DOI: 10.3785/j.issn. 1006-754X.2014.04.004
建模、分析、优化和决策     
矿用挖掘式装载机铲斗铲取散体煤岩随机载荷的模拟
李晓豁,石峥嵘,吕良玉,吴 云
辽宁工程技术大学 机械工程学院，辽宁 阜新 123000
Simulation of random loads for mining backhoe loader-bucket during scooping granular coal and rock
LI Xiao-huo,SHI Zheng-rong,LÜLiang-yu,WU Yun
College of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China
 全文: PDF(1203 KB)   HTML
摘要： 为了探究矿用挖掘式装载机铲斗铲取散体煤岩过程随机载荷的性质及其特征，通过合理的假设与简化，把铲斗的载荷看作是沿斗齿切向、法向和侧向三向阻力的合成，用威尔分布的随机过程结合确定型分析方法建立了铲斗的法向阻力模型，用双参数法建立了铲斗的侧向阻力模型，用联合分布随机信号法建立了铲斗的切向阻力模型.以国产某型矿用挖掘式装载机为例，利用Matlab模拟得到了铲斗铲取散体煤岩的随机载荷，并分析了其特征.研究表明，矿用挖掘式装载机铲斗铲取散体煤岩的载荷具有明显的随机性，波动很大，而且各向阻力达到最大值的位置不同：其工作臂正向工作时，法向阻力在铲取角为2.5628°时达到最大，为5.7×106 N，侧向阻力规律不明显;当铲取角等于39.950°时，切向阻力的均值最大，为2.9×106 N;法向阻力最大值是切向阻力最大值的2倍；而铲取载荷在铲取角为22.628°时最大，为5.8×106 N.所做的研究为矿用挖掘式装载机工作载荷的确定提供了一种方法，为其工况分析提供了参考.
关键词： 矿用挖掘式装载机;  铲斗;  铲取;  载荷;  模拟    
Abstract: In order to study properties and characteristics of random loading on a mining backhoe loader-bucket during scooping granular coal and rock, the load on bucket was regarded as the resistance superposition of tangential, normal and lateral through reasonable assumptions and simplification. Normal resistance model of bucket was established by using Weibull distribution and deterministic analysis. Lateral resistance model was established by using the two-parameter method. Tangential resistance model was established by using joint distribution and random signal method. Taking a domestic underground mining loader as the research object, random loads of bucket were obtained by using MATLAB when the bucket cut in granular coal and rock, and the characteristics of random loads were analyzed. The results showed that the loads were obviously random and volatile, and the position of cutting angle of each resistance was different when they reached the maximum resistance. As the loader excavating arm working forward, the normal resistance reached its maximum value of 5.7×106 N when the cutting angle was 2.5628° but the lateral resistance had no obvious rule. The tangential resistance reached its maximum value of 2.8×106 N when the cutting angle was 39.950°. The maximum of normal resistance was 2 times the maximum of tangential resistance. The cutting load reached its maximum value of 5.9×106 N when cutting angle was 22.628°. The study provides a method of determining loads of the mining backhoe loader-bucket and lays the foundation for analyzing its working conditions.
Key words: mining backhoe loader    bucket    scooping    load    simulation
收稿日期: 2013-10-11 出版日期: 2014-08-28
基金资助:

国家自然科学基金资助项目(59774033); 中国煤炭工业协会科学技术研究指导性计划项目(MTKJ2011-325)
作者简介: 李晓豁（1953—），男，辽宁锦州人，教授，博士生导师，从事现代机械设计理论与方法、机电液系统仿真与应用、工矿装备运行理论与设计、车辆系统动态特性与控制等研究，E-mail:lixiaohuo@163.com.
服务　　
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章　　
吕良玉
李晓豁
石峥嵘
吴 云

引用本文:

李晓豁,石峥嵘,吕良玉,吴 云. 矿用挖掘式装载机铲斗铲取散体煤岩随机载荷的模拟[J]. 工程设计学报, 2014, 21(4): 329-333.

LI Xiao-huo,SHI Zheng-rong,LüLiang-yu,WU Yun. Simulation of random loads for mining backhoe loader-bucket during scooping granular coal and rock. Chinese Journal of Engineering Design, 2014, 21(4): 329-333.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn. 1006-754X.2014.04.004    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2014/V21/I4/329

[1] 刘政,王兵振,何改云,张原飞,程绪宇. 极区集成式光伏供电装置结构设计与分析[J]. 工程设计学报, 2022, 29(4): 493-499.
[2] 周皓,刘尚林,杨凯弘,周思阳,张茜. 基于互信息与支持向量回归的盾构掘进载荷预测方法研究[J]. 工程设计学报, 2022, 29(3): 286-292.
[3] 张沈瞳. 基于虚拟样机技术的飞机起落架着陆载荷分析[J]. 工程设计学报, 2021, 28(6): 758-763.
[4] 赵波, 赵海鸣, 刘晨, 胡刚. 悬立式深海钴结壳采矿头的参数化设计与优化[J]. 工程设计学报, 2021, 28(5): 559-568.
[5] 黄龙艺, 王华, 嵇栩. 考虑紧固螺栓的三排滚柱式转盘轴承载荷分布计算[J]. 工程设计学报, 2021, 28(3): 350-357.
[6] 周超, 秦瑞江, 芮晓明. 风载荷作用下V形绝缘子串的力学特性分析[J]. 工程设计学报, 2021, 28(1): 95-104.
[7] 张超, 韩晓明, 李强, 李池. 冲击载荷下永磁式电涡流减振器设计及动态特性分析[J]. 工程设计学报, 2020, 27(6): 786-794.
[8] 黄湘龙, 尹凤, 李艳艳, 王文凯, 赵思波. 动静轴结构旋翼轴载荷分离仿真分析与试验研究[J]. 工程设计学报, 2020, 27(2): 256-262.
[9] 张宗阳, 王凯, 孙磊, 张海明, 刘战强. 商用车挡泥板总成失效分析与试验规范制定[J]. 工程设计学报, 2020, 27(1): 36-43.
[10] 王刚, 黄灵辉, 刘劲军. 超深矿井提升机卷筒动态应力与疲劳寿命研究[J]. 工程设计学报, 2018, 25(6): 703-710.
[11] 杨文军, 回丽, 周松, 马少华, 袁惠群. 基于转静干涉效应的压气机叶片气动载荷分析[J]. 工程设计学报, 2018, 25(5): 567-575.
[12] 徐玉梁, 刘为, 王振, 祖炳锋, 白杨, 刘丽娜. 发动机振动对排气歧管低周疲劳寿命影响研究[J]. 工程设计学报, 2018, 25(3): 330-337.
[13] 凌静秀, 孙伟, 杨晓静, 童昕. 多点分布载荷下TBM刀盘系统振动响应分析[J]. 工程设计学报, 2017, 24(3): 317-322.
[14] 陆凤仪，王 爽，徐格宁，戚其松. 构建起重机载荷谱v-SVRM预测模型的改进方法[J]. 工程设计学报, 2015, 22(5): 412-419.
[15] 陈文华，郑朝朋，李奇志，潘 骏，贺青川，潘晓东. 基于Copula函数的2.5 MW风电齿轮箱齿轮可靠性分析[J]. 工程设计学报, 2015, 22(5): 425-430.