液压挖掘机铲斗振动掘削减阻及能耗机理研究.doc

液压挖掘机铲斗振动掘削减阻及能耗机理研究本文通过掘削方式的改变，以实现高效节能为目标，采取理论分析与实验研究相结合的方法，对液压挖掘机振动掘削减阻及能耗机理进行了深入的研究，并通过实验对研究成果进行了验证。首先分析了振动掘削技术在国内外的研究与应用现状，在总结了本课题研究现状的基础上指出了研究过程中所存在的问题。研究了振动载荷对土壤破碎过程的影响，得出了振动载荷能使土壤破碎时的最大主应力值降低，并改善铲刃的受力情况、阻碍切削核的形成的结论。然后建立了液压挖掘机挖掘阻力的数学模型，运用Matlab对数学模型中的各个分量进行了计算，从理论上证实了振动载荷相对于静态载荷可以有效降低总的挖掘阻力。研究分析了液压挖掘机铲斗液压缸输入流量变化进行振动掘削的各种实现方式，指出了矩形波方式掘削土壤的局限性，在了解了静态掘削土壤工作原理的基础上，分析了正弦波、三角波方式振动掘削土壤的工作原理，得出了相应方式下铲刃齿尖的位移方程与速度方程，分析了产生振动切削的临界切削条件，计算了铲刃在一个振动周期内的切削时间及所切削的距离，得出了相应的功耗数学模型与能耗数学模型。最后以能耗数学模型为依据，设计了详细的实验方案并开展了能耗测试实验。实验结果表明，振动掘削相对于静态掘削不但可以有效提高掘削效率，而且在减小挖掘阻力与能量消耗方面效果显著，这一点与理论分析是一致的；实验还发现，正弦波方式的掘削效果优于三角波方式。土壤振动掘削技术为液压挖掘机的节能研究提供了一条新的途径。