利用某额定载重量为5t的装载机,对碎石物料进行铲装试验,分析装载机铲装过程并对铲装阻力进行研究。将装载机加装位移传感器,测试装载机动臂、转斗油缸位移数据,导入Ncode软件,根据位移的变化,把装载机铲装过程分为铲斗放平、空载前进、插入、转斗、举升五个阶段;将装载机加装销轴传感器,测试销轴两向载荷数据,导入Ncode软件,根据载荷的变化,分析铲装过程中载荷变化,即铲装阻力的变化。与传统根据经验公式计算得到的铲装阻力[1]相比,试验获得的铲装阻力具有真实性和有效性的特点。铲装阻力数字化后,能为铲斗设计提供重要的评价指标,为整机能耗和效率的提升提供了重要的数据支撑。

铲斗插入物料过程是装载机循环作业中能量消耗最大的一个环节,插入速度对铲斗作业阻力起着明显的影响,但现阶段作业阻力研究缺乏插入速度对其影响的研究。基于离散元素法,从散体力学的角度获取更为精确可重复性的作业阻力,并以此为依据揭示插入速度对作业阻力的影响,提出一种获取插入深度、插入速度对作业阻力影响的关系方程式的方法,并根据关系方程式对插入过程的速度进行规划,获得一条高效节能的速度曲线,驱动装载机作业。通过对优化速度前后的作业阻力和能量损耗进行分析,得出使用该方法优化的速度曲线驱动铲斗插入料堆过程,能耗减小8.65%,为装载机减阻节能和自动化控制研究提供新思路。