以某型挖掘机为研究对象,建立其工作装置及挖掘阻力数学模型。针对土方、石方挖掘工况,采用压力传感器、位移传感器测得挖掘过程中各油缸的压力及位移,采用电阻应变片测出动臂与斗杆上各测点的应力。基于所获得的各油缸位移及压力,通过动力学分析计算载荷。使用有限元分析软件和动力学仿真软件建立挖掘机刚-柔耦合模型,并以各油缸位移曲线为驱动,得到动臂及斗杆上各点应力。仿真计算与应力测试的对比结果表明,对应测点的应力变化趋势基本一致,误差在15%以内。

为研究挖掘机在偏载条件下的铰点受力并对关键结构件进行疲劳寿命试验,设计了一种加载系统实验装置。装置选取斗杆举升工况下的挖掘姿态作为研究对象,并对被试件进行了合理的二力杆简化,基于AEMSim对液压加载系统进行了建模仿真研究,得到了加载系统的阶跃响应特性和20Hz正弦激励信号下的响应特性曲线。结果表明,挖掘机被试件姿态选择具有代表性,液压加载系统能够满足不同加载频率下的系统响应需求,可用于性能试验仿真研究。