装载机液压臂活塞杆运动仿真分析

　　1 引言

　　装载机是一种广泛用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口等工程的土方施工机械，主要用来铲、装、卸、运土与砂石一类散状物料，也可对石料、硬土进行轻度挖掘作业，如果换上不同工作装置，还可以扩大其使用范围，完成推土、起重、装卸其它物料的工作。在军事工程中主要用于：构筑和维修道路；填塞弹坑、壕沟和工事覆土；大型坑道的除渣、清理和平整场地；铲掘车辆掩体及筑城掩蔽部；牵引火炮及机械车辆。

　　图1 某型装载机铲斗系统模型图

　　1.石料 2.主臂活塞杆1 3.铲斗 4.辅臂活塞杆 5.主臂活塞扦2 6.基座

　　图1为我军某型号大型装载机铲斗系统SolidWoks三维模型图，该模型为装载机实际机型的1:1模型，装载机功率在147kW以上，其铲斗自重1.2t，斗容3m3，额定载重5t，铲斗额定回转运行一次周期为7s。为了使运动仿真结果真实可靠，通过实验对实际液压臂活塞位移运行情况进行离散检测，检测结果如表1所示。这些数值将作为SolidWords motion仿真模型中的位移插值参数，通过最后的仿真运行得出各种运动参数变化曲线。

　　表1 铲斗液压臂活塞杆运行情况

　　2 液压臂活塞杆位移仿真分析

　　为分析其液压臂活塞杆位移轨迹，按照装载机铲斗系统的实际运行情况，利用运动仿真软件对该装载机铲斗系统进行一个回转周期的运动仿真，最后得出了主臂液压活塞杆和辅臂液压活塞杆的位移仿真曲线图，如图2、3所示。

　　从图2看出，在0～2.7(s)内，主臂活塞杆缓慢回缩，在2.7s时，主臂活塞杆运行至最底端，此时铲斗装完石料回缩至低端准备起升；在2.7～5.6(s)内，主臂活塞杆迅速前升，在5.6s时，主臂活塞杆运行至最顶端，此时铲斗被主臂托至最顶端，同时翻斗完成卸载过程；在5.6～7.0(s)内，主臂活塞杆迅速回缩，直至回缩至初始状态，此时铲斗也恢复至初始状态。

　　图2 主臂活塞杆位移仿真曲线

　　从图3可以看出，在0～2.6(s)内，辅臂活塞杆一直在缓慢回缩，此时铲斗在调整角度，为提升做准备；在2.6～4.0(s)内，辅臂活塞杆迅速前升，在4.0s时，辅臂活塞杆运行至最顶端，此时铲斗在提升过程中始终维持一定的角度范围内，防止石料洒落；在4.0～5.6(s)内，辅臂活塞杆迅速回缩，然后回转至一定的角度，此时铲斗经历翻转卸载石料的过程；在5.6～7.0(s)内，辅臂迅速回缩至初始状态，此时铲斗恢复至初始角度。