[发明专利]液压装载机装载作业运动轨迹优化方法

说明书

本发明旨在提供一种液压装载机装载作业运动轨迹优化方法，步骤如下：A、构建装载机铲装工作机构模型；建立动力学模型获得铲斗运动函数和液压缸运动函数；B、构建与实际工况相一致的物料堆，导入装载机铲装工作机构动力学模型，并使得该模型中的铲斗运动函数与步骤A中获得的铲斗运动函数一致；C、根据预设的典型工况进行铲斗模型装载作业的过程仿真，得到铲斗模型铲装物料全过程的铲斗运动轨迹以及铲装阻力；对铲斗运动轨迹进行优化并合成优化后的运动曲线D、将该运动曲线导入多体动力学软件中，得到新的液压缸运动函数，从而实现液压装载机装载作业运动轨迹优化。该方法克服现有技术精确度低、成本高的缺陷，具有精确度高、成本低的优点。

技术领域

本发明涉及工程机械仿真领域，具体涉及一种液压装载机装载作业运动轨迹优化方法。

背景技术

工程机械行业是高能耗行业，而我国工程机械行业的规模和产值已经跃居世界第一。装载机在整个作业循环中,物料铲装工作循环所消耗的能量占装载机整体消耗能量的比重最大,作业阻力也是影响装载机装载能力和装载效率的直接因素。同时作业阻力反映了装载机工作装置的结构强度，并且直接关系到每个工作装置的工作载荷真实与否。

目前在装载机设计过程中所获得插入阻力、掘起阻力等作业阻力的方式主要依靠以往的经验公式、试验研究与现场测试等；利用经验公式计算的作业阻力，由于计算时考虑的因素不能真实反应物体的特性，故计算结果可能会存在很大的偏差；而试验研究与现场测试一方面会受到测试环境和测试设备等影响，使得到的结果不够精确，另一方面物理样机测试不仅需要较高的成本并且实验周期也比较长，降低了产品的开发效率并提升了开发成本。

发明内容

本发明旨在提供一种液压装载机装载作业运动轨迹优化方法，该方法克服现有技术在装载阻力仿真时精确度低、成本高的缺陷，具有精确度高、成本低的优点。

本发明的技术方案如下：一种液压装载机装载作业运动轨迹优化方法，包括以下步骤：

A、利用三维图形软件构建装载机铲装工作机构模型，包括液压缸模型和铲斗模型，在多体动力学软件中建立与实际相对应的装载机工作机构铲装运动全过程的动力学模型并预设部分运动参数，获得铲斗运动函数和液压缸运动函数，其中铲斗运动函数和液压缸运动函数相互关联；

B、在EDEM软件中构建与实际工况相一致的物料堆，在EDEM软件中导入装载机铲装工作机构动力学模型，并使得该模型中的铲斗运动函数与步骤A中获得的铲斗运动函数一致；

C、在EDEM软件中根据预设的典型工况进行铲斗模型装载作业的过程仿真，得到铲斗模型铲装物料全过程的铲斗运动轨迹以及铲装阻力；以减小铲斗所受力的峰值为目的变动铲斗运动函数，得到修正后的铲斗运动轨迹，对修正后的铲斗运动轨迹进行铲斗模型装载作业的过程仿真，得到修正后的铲斗模型作业阻力图，验证作业阻力峰值减小情况，符合要求，则将修正后的铲斗运动函数结合铲斗速度与加速度拟合成运动曲线；

D、将该运动曲线导入多体动力学软件中，得到新的液压缸运动函数，从而实现液压装载机装载作业运动轨迹优化。

优选地，还包括步骤E：

在多体动力学软件对铲斗模型进行柔性化后得到柔性化铲斗模型，对柔性化铲斗模型施加铲装物料全过程的铲装阻力，得到各个铰接点的受力图，将受力图与实际工况下测试得到的受力图进行对比，验证运动轨迹优化的准确性。

优选地，其中典型工况包括：（1）地面铲掘插入工况：下限位置转斗液压缸伸长,动臂缸闭锁,铲斗收斗,实现物料的铲装；

（2）下限收斗举升工况：转斗液压缸闭锁,动臂缸伸长,动臂上举,实现物料的举升；

（3）上限工况：上限位置转斗液压缸收缩,动臂缸闭锁,铲斗翻转,实现物料的卸载；