为了解电液疏浚抓斗挖掘过程受力情况并计算油缸推力大小,根据疏浚土壤的破坏变形机理,对疏浚抓斗的挖掘阻力作了分析.通过分析各种环境因素对挖掘阻力的影响并结合前人对反铲斗挖掘土壤实验的研究,建立了疏浚抓斗的受力数学模型,得出了挖掘阻力的基本方程式.以136m2抓斗挖掘珊瑚礁为例计算出了各开度下的挖掘阻力,并绘制出了油缸推力随抓斗开度变化的曲线.

为了研究大型矿用正铲液压挖掘机的挖掘阻力,对某70t级的大型矿用正铲液压挖掘机实际正常挖掘作业时动臂、斗杆及铲斗相对于上一级构件的角位移和各个工作液压缸压力进行了现场同步测试。采用MATLAB软件对实测数据进行了处理和曲线拟合,以减小测试过程中的随机因素对计算结果的影响。根据该类型挖掘机的机构特点,以挖掘机工作装置相对角度和液压缸推力为自变量,以切向和法向挖掘阻力为未知数,建立了挖掘阻力的数学模型。根据实测数据,编程计算得出了该挖掘机在实际挖掘过程中破碎介质对斗齿尖产生的切向挖掘阻力、法向挖掘阻力和总挖掘阻力;研究了实际挖掘过程中挖掘阻力的变化情况,论证了法向挖掘阻力与切向挖掘阻力的比值λ的变化规律及相关因素的影响,为正铲液压挖掘机挖掘阻力理论的研究提供了参考。

针对由于缺乏铲斗挖掘阻力等关键数据而导致在大型正铲液压挖掘机工作装置、液压系统设计时只能采用类比法而造成整机性能差的问题,对挖掘机斗杆挖掘阻力进行了离散元研究,提出了一套仿真评估方法运用离散元素法,在EDEM中建立了矿堆模型,通过选择Hertz-Mindlin无滑动接触模型计算了元素间接触力,模拟了大型正铲液压挖掘机斗杆挖掘工况,分析研究了挖掘过程中铲斗所受挖掘阻力。将EDEM中所得挖掘阻力加载到ADAMS挖掘机动力学模型,进行工作装置和液压回路参数校核以及挖掘阻力实验验证。研究结果表明,挖掘阻力的仿真与计算为大型液压挖掘机工作装置和液压系统设计提供了可靠依据。

在300吨以上大型矿用液压挖掘机的研发中,其关键结构部件设计和液压系统动力选配都离不开挖掘阻力等相关数据,缺乏挖掘机作业时的挖掘阻力,是目前国内大型液压挖掘机正向开发的瓶颈之一。本文结合某重工企业研发600吨大型正铲液压挖掘机的项目,基于多学科联合仿真,采用多体动力学软件ADAMS、离散单元法软件EDEM等相关仿真软件,研究大型正铲液压挖掘机挖掘阻力的数值模拟计算方法,并对挖掘阻力进行分析,为企业正向开发提供设计依据。

为了验证振动参数对于液压振动挖掘的影响,对液压振动挖掘试验平台进行黄土土壤的试验研究,以振动频率、振动幅度及挖掘速度为试验因素,并分析试验中振动参数与挖掘阻力之间的变化关系,然后应用Design Expert 8.0.6软件对试验数据进行处理,并获得土壤的最佳振动参数为:振动频率11.99 Hz、振动幅度4.69 mm、挖掘速度4 L/min,并得出影响挖掘阻力的顺序为振动幅度,其次为挖掘速度,最后为振动频率。

对H BC-H P3/BS 1200边坡洁筛机挖掘斗轮的设计结构进行分析,建立了挖掘过程的模型,分析了挖掘过程的挖掘阻力和驱动总功率,这对整机受力分析、功率消耗和优化挖掘工艺参数都有很重要的意义.

针对反铲挖掘机挖掘阻力难以直接测量的问题,提出了一种利用销轴传感器测量铲斗与斗杆之间的相互 作用力,反推挖掘阻力的间接测量方法. 首先,分析挖掘阻力的特性,基于牛顿- 欧拉方程建立铲斗动力学模型. 然 后,针对某反铲挖掘机的常态挖掘过程,设计一种基于弯矩测量的销轴传感器,搭建油压、位移、力同步采集测试平 台;再通过弹簧测力计在斗齿尖施加模拟载荷,采集数据并计算挖掘阻力. 最后,对比计算挖掘阻力与模拟挖掘阻 力,验证测量方法的有效性. 对比结果表明：计算挖掘阻力与模拟挖掘阻力之间的误差为8. 6 %,本测量方法能有 效地测量斗齿尖挖掘阻力.

基于3种常用挖掘方式,研究并得到单次挖掘过程中挖掘阻力随时间和挖掘轨迹的变化规律.对比多次实验结果得到阻力系数和阻力矩系数在挖掘过程不同阶段的分布情况,基于方向角变化规律研究各构件运动对挖掘阻力方向的影响.基于统计学原理计算出阻力系数、阻力矩系数、阻力角和差值角在挖掘阻力不同取值范围内的分布特性、主值区间和概率密度,为理论挖掘力的计算、工作装置的设计和优化奠定基础.