[发明专利]一种挖掘机动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法

说明书

本发明公开了一种挖掘机动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法，该方法的具体过程包括：1.准备编制载荷谱的基础数据；2.确定挖掘机动臂疲劳试验加载方案；3.以动臂最大弯矩截面为载荷当量基准，求取当量垂向载荷；4.将当量垂向力‑时间历程编制成动臂计算载荷谱；5.通过对疲劳关键部位应力测点采用损伤一致性准则对计算载荷谱进行修正，最后得到动臂疲劳试验程序谱。本发明方法以实测载荷为基础，使疲劳试验简单可行的同时能最大限度的复现动臂的实际应力状态。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体涉及一种挖掘机动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法。

背景技术

疲劳试验是疲劳研究的有力手段，疲劳试验应尽可能模拟真实情况，载荷谱是进行疲劳试验的基础数据，因此，载荷谱必须准确有效地整理。疲劳试验按加载方式不同分为等幅加载、程序加载和随机加载，载荷谱也相应的分为等幅加载谱、程序加载谱和随机加载谱。等幅加载可以简化试验，但在反映载荷顺序及其变化历程的影响时不如程序加载；随机加载可以计及载荷顺序，能反映真实载荷对构件寿命的影响，但加载系统及试验过程较复杂；程序加载常用雨流计数等方法将实测数据整理成各级幅值的载荷循环，因其试验简单，故得到广泛应用。因此，本发明旨在寻求一种挖掘机动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法。

对于工作姿态不变、所承受载荷方向固定的构件或整机，疲劳试验姿态容易确定，实测外载荷可直接用来整理载荷谱，且能较好的复现实际服役情况，例如，工程车辆传动系- 等；而挖掘机工作装置具有多自由度，实际工作姿态和外载荷的大小和方向时刻在改变，实测载荷难以直接用于整理能够反映实际情况的整机载荷谱。

文献“R961型液压挖掘机斗杆载荷谱”和文献“单斗液压挖掘机模型模拟试验加载谱的研究”采用简化的形式，都是对挖掘机工作装置在固定姿态下做整机疲劳试验，前者以斗杆危险点应力当量斗尖加载力，试验只能保证斗杆上危险测点的应力状态与实际相同；后者以动臂危险点应力当量斗尖加载力，也只能保证复现动臂上某危险测点的应力，两种方法不能确定其余部位的应力与实际状态是否一致，且危险点的应力状态与细部结构密切相关，以危险点的应力为中间量整理的载荷谱只适用于与试验样机同机型的挖掘机。

现有文献对于挖掘机动臂构件的疲劳试验研究还比较少，主要难点在于挖掘机工作过程中动臂所受实际外力复杂，可以反映动臂实际受力状态的疲劳试验用载荷谱难以整理。

综上所述，急需寻求一种合理的动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法，为挖掘机动臂构件的疲劳试验及可靠性寿命预估研究提供基础。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种挖掘机动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法，该方法以实际载荷为基础，使疲劳试验简单可行，同时能最大限度地复现动臂的实际应力状态。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种挖掘机动臂疲劳试验程序谱整理及试验加载方法，包括以下步骤：

步骤一，在挖掘机实际工作过程中，采用应变片实测挖掘机动臂上疲劳关键部位的应力-时间历程；采用在动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸上分别布置位移传感器实测三个油缸的伸缩量-时间历程，进而获得工作姿态；采用在动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的大腔和小腔中分别布置压力传感器实测三个油缸的大腔、小腔的压力-时间历程，进而得到三个油缸的油缸力-时间历程；

步骤二，根据动臂与斗杆油缸铰接点力、动臂与斗杆铰接点力的规律，以及动臂的运动特征确定动臂疲劳试验加载方案；

步骤三，以动臂最大弯矩截面为载荷当量基准，并遵循应力等效原则，将动臂与斗杆油缸铰接点力—时间历程、动臂与斗杆铰接点力—时间历程，当量成动臂疲劳试验姿态下的一个当量垂向力-时间历程；

步骤四，将当量垂向力-时间历程编制成动臂计算载荷谱；