工程机械波动载荷分析与模拟方法研究

    通过室内试验台进行工程机械性能方面的研究，需要复现其实际载荷工况，只有提供与实际载荷保持较高精度的载荷谱，研究才会变的有意义．２０世纪３０年代中期盖斯诺提出了程序疲劳试验法．２０世纪４０年代中期，美国的Ｍ．Ａ．迈因纳提出了著名的Ｍｉｎｅ定律．同时，疲劳载荷谱引起了研究人员的重视，对其编制方法也开始丰富并成熟起来，如北大西洋公约组织的ＦＡＬＳＴＡＦＦ标准方法、英国的“疲劳计”法和荷兰的常均法等［１－２］．２０世纪６０年代开始，我国对载荷的研究主要集中在航空军事领域［３］．民用方面的研究主要在汽车行业，如在整车模拟、转向机、悬挂等部件上进行载荷的模拟试验［４］．而对于工程机械所受载荷的研究，直到２０世纪８０年代中后期，才开始逐步深入，孙祖望等］做了关于推土机随机载荷方面的研，过玉卿等［６－７］对起重机随机疲劳载荷的分析与载荷谱的编制．目前，徐工集团、厦工集团等工程机械研究单位先后引进国外研究的先进技术并建立载荷研究的相关试验平台［８］．

    工程机械工作过程中所受的外载荷往往是剧烈并随机波动的，这是影响工程机械动力性、燃油经济性、寿命和可靠性的重要因素［９］是研究工程机械结构疲劳、动态性能、进行疲劳及振动试验的主要内容，并已成为工程机械设计、试验、评价以及性能研究的依据．因此要进行波动载荷下工程机械动态性能的研究，就必须对波动载荷进行分析．伴随着室内实验技术和计算机仿真技术的发展，对工程机械进行动态性能研究时，研究人员越来越多地借助室内实验设备和计算机仿真软件来进行［１０］．但是在室内实验和仿真研究时，如果对系统施加的动态载荷仅为阶跃载荷、正弦波载荷，或者采用几个频率、幅值与初相位不同的正弦载荷进行叠加来模拟，这样虽然也能够反映出一些工程机械在实际作业中所受载荷的特征，但是与实际作业时所受的剧烈波动的随机载荷还是相差较远，以至于研究系统的动态性能所得出的结论偏差较大．因此，对工程机械工作过程中所受的波动载荷进行研究显得尤为重要．本研究以Ｔ１８０推土机水平工作阻力的时间历程记录样本与拟合曲线为研究对象进行载荷分析与模拟方法研究［５］．

    １　工程机械波动载荷试验数据的处理方法

    １．１　推土机的水平工作阻力

    推土机在工作过程中，所受外载荷是随机波动且剧烈变化的，这种波动载荷具有一定的代表性．作业过程中推土板的受力分析见图１．