[发明专利]挖掘机转台等效力时间历程获取及疲劳试验谱整理方法

摘要

提供一种挖掘机转台等效力时间历程获取及疲劳试验谱整理方法，通过获取动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸上的位移和压力参数，通过建立适当坐标系，通过铰点分力的力时间历程求解并得出铰点的等效力时间历程。本发明根据挖掘机转台在挖掘机工作时的受力特点和自身结构的特殊性，统计出了转台所受集中外力的作用方向，实现了转台所受复杂外力等效为固定姿态下转台的两个大小相等、方向相反的等效力，并将等效力时间历程编制为挖掘机转台的疲劳试验谱，弥补了国内无挖掘机转台铰点等效力获取方法及相应的转台疲劳试验谱整理方法的空白。本发明在转台局部坐标系下进行疲劳试验，避免了由于挖掘机姿态的变化引起的实验误差，提高了试验的精度。

主权项

1.一种挖掘机转台铰点等效力时间历程获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：铰点分力时间历程获取，实测动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的伸缩量时间历程，进而获得工作姿态；实测动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的无杆腔和有杆腔的压力‑时间历程，求得三个油缸的油缸力时间历程；以转台与动臂铰点为原点，在竖直面内建立第零坐标系，记为Cx0y0，以转台与动臂油缸铰点为原点，在竖直面内建立第零坐标系Cx0y0的移轴坐标系，记为第零坐标系Kx0y0；建立多体动力学方程，代入所述的油缸力时间历程和工作姿态，求解铰点C在x₀方向的分力的时间历程和在y₀方向的分力的时间历程；建立多体动力学方程，代入所述的油缸力时间历程和工作姿态，求解铰点K在x₀方向的分力的时间历程和在y₀方向的分力的时间历程；所述的铰点C为转台与动臂铰点，所述的铰点K为转台与动臂油缸铰点，所述的伸缩量时间历程和压力时间历程测定时间长度相等且同时测定；步骤二，铰点合力时间历程获取及合力加载角度计算，采用步骤一中获得的铰点C在x₀方向的分力和在y₀方向的分力通过下式求解铰点C的合力F_C，通过下式求解合力与y0方向的夹角θC，即，求得铰点C的合力时间历程和合力角度时间历程；比较铰点C合力时间历程和合力角度时间历程，获取每一工作循环中合力最大值所对应的角度值：其中n为所述的测定时长内的工作循环总数，并进行如下算术平均，获得铰点C的合力时间历程的加载角度；采用步骤一中获得的铰点K在x₀方向的分力和在y₀方向的分力通过下式求解铰点K的合力F_K，通过下式求解合力与y0方向的夹角θK，即，求得铰点K的合力时间历程和合力角度时间历程；比较铰点K合力时间历程和合力角度时间历程，获取每一工作循环中合力最大值所对应的角度值：并进行如下算术平均，获得铰点K的合力时间历程的加载角度；将铰点C和铰点K的合力时间历程的加载角度的绝对值进行相加，并通过下式对和值进行算术平均，求得最终的等效力的加载角度θ；步骤三：铰点等效力时间历程获取，在第零坐标系下，建立有限元模型，求得结构疲劳危险部位，在铰点C的x₀方向施加定值力，采用有限元软件求解应力值最大的疲劳危险点应力，采用铰点C在x₀方向的定值力和疲劳危险点应力，求解铰点C在x₀方向力‑应力比例系数在所述的有限元模型下，在铰点C的y₀方向施加定值力，采用有限元软件求解应力值最大的疲劳危险点应力，采用铰点C在y₀方向的定值力和疲劳危险点应力，求解铰点C在y₀方向力‑应力比例系数在所述的有限元模型下，在铰点C与x0方向夹角角度为θ的方向施加定值力，采用有限元软件求解应力值最大的疲劳危险点应力，采用铰点C在θ角度方向的定值力和疲劳危险点应力，求解铰点C在θ角度方向力‑应力比例系数kC；采用所述的铰点C在x₀方向力‑应力比例系数铰点C在y₀方向力‑应力比例系数铰点C在θ角度方向的力‑应力比例系数k_C，通过下式计算铰点C的最终等效力即获取铰点C最终等效力时间历程；在所述的有限元模型下，在铰点K的x₀方向施加定值力，采用有限元软件求解铰点K在x₀方向力‑应力比例系数在所述的有限元模型下，在铰点K的y₀方向施加定值力，采用有限元软件求解铰点K在y₀方向力‑应力比例系数在所述的有限元模型下，在铰点K与y0方向夹角角度为θ的方向施加定值力，采用有限元软件求解铰点K在θ角度方向的力‑应力比例系数kK；采用所述的铰点K在x₀方向力‑应力比例系数铰点K在y₀方向力‑应力比例系数铰点K在θ角度方向的力‑应力比例系数k_K，通过下式计算铰点K最终等效力即获取铰点K最终等效力时间历程；步骤四：最终等效力时间历程获取，比较和的大小，选择其中数值较大者作为最终的等效力，记为F_eq，即求得最终等效力F_eq的时间历程。