[发明专利]挖掘机工作装置的寿命分析方法和装置

说明书

本发明提供了挖掘机工作装置的寿命分析方法和装置，包括：采集挖掘机工作装置的特征参数；确定挖掘机工作装置的故障部位，并对故障部位进行测试，得到S‑N曲线；建立刚柔耦合模型，使挖掘机工作装置的三维结构在刚柔耦合模型、特征参数和预存挖掘物重力下得到挖掘机工作装置的应力；根据故障部位确定挖掘机工作装置需要分析的焊缝位置，对焊缝位置加载S‑N曲线，构建疲劳模型；将挖掘机工作装置的应力和S‑N曲线输入疲劳模型中，得到疲劳计算寿命；根据疲劳计算寿命确定挖掘机工作装置是否满足设计要求，可以准确分析挖掘机工作装置的寿命，分析周期短。

技术领域

本发明涉及液压挖掘机技术领域，尤其是涉及挖掘机工作装置的寿命分析方法和装置。

背景技术

动臂是挖掘机工作装置的重要组成部分，其使用寿命是决定挖掘机使用寿命的关键因素之一。

目前，对挖掘机动臂寿命的分析，主要采用静力计算方法和疲劳方法。当采用静力计算方法时，可以确定动臂是否满足最大工况应力要求，其主要失效形式为疲劳破坏，并非静力强度不够。当采用疲劳方法时，该方法与动臂的实际使用工况和故障情况存在很大差异，联系性不强。

综上，采用上述方法都不能准确分析动臂寿命，准确率低，并且试验周期长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供挖掘机工作装置的寿命分析方法和装置，可以准确分析挖掘机工作装置的寿命，分析周期短。

第一方面，本发明实施例提供了挖掘机工作装置的寿命分析方法，所述方法包括：

采集挖掘机工作装置的特征参数；

确定所述挖掘机工作装置的故障部位，并对所述故障部位进行测试，得到S-N曲线；

建立刚柔耦合模型，使所述挖掘机工作装置的三维结构在所述刚柔耦合模型、所述特征参数和预存挖掘物重力下得到所述挖掘机工作装置的应力；

根据所述故障部位确定所述挖掘机工作装置需要分析的焊缝位置，对所述焊缝位置加载所述S-N曲线，构建疲劳模型；

将所述挖掘机工作装置的应力和所述S-N曲线输入所述疲劳模型中，得到疲劳计算寿命；

根据所述疲劳计算寿命确定所述挖掘机工作装置是否满足设计要求。

进一步的，所述特征参数包括工况、所述工况的油缸位移和挖掘阻力，其中，所述工况至少包括甩方装车、扣石、破石、平整、空载和偏载。

进一步的，所述建立刚柔耦合模型包括：

根据所述挖掘机工作装置的运动和力传递特点确定各零部件约束关系；

其中，所述各零部件约束关系包括动臂和平台为旋转副约束关系，动臂油缸杆和动臂油缸筒为平移副约束关系，所述动臂油缸杆和所述动臂为圆柱副约束关系，所述动臂油缸筒和所述平台为所述旋转副约束关系。

进一步的，所述挖掘机工作装置为动臂，所述根据所述故障部位确定所述挖掘机工作装置需要分析的焊缝位置，包括：

根据所述故障部位确定所述动臂后内筋板与中侧板角焊缝、所述动臂前叉弯板与前顶板对接焊缝、所述动臂中顶板与后顶板对接焊缝、所述动臂前叉外贴板与侧板尾部焊缝，以及所述动臂前叉弯板与侧板角焊缝。

进一步的，所述根据所述疲劳计算寿命确定所述挖掘机工作装置是否满足设计要求，包括：

获取所述故障部位的实际寿命；

根据所述实际寿命和所述疲劳计算寿命，得到疲劳精度；

判断所述疲劳精度是否小于预设精度；

如果小于，则满足所述设计要求；