[发明专利]一种挖掘机铲斗-土壤接触模拟试验方法

摘要

本发明提供一种挖掘机铲斗‑土壤接触模拟试验方法，该试验方法主要包括对挖掘机铲斗进行结构简化，分别采用水平板、L型板以及U型板这三个模拟板进行铲斗三个区域的结构模拟；采用土壤接触模拟试验装置，分别对水平板、L型板以及U型板进行土壤的接触模拟试验，试验过程中，记录不同模拟板的加载次数t、土壤粘附质量M(t)以及土壤粘附面积S(t)，根据试验结果，结合土壤黏附机理分析，为不同模拟板进行局部形状改型，以减少试验土壤对铲斗的接触与粘附程度；本发明实现了较为简单地模拟了挖掘机铲斗与土壤的接触过程，并根据试验数据有针对性地对挖掘机铲斗的子结构进行形状改型，从而提高挖掘机的工作效率。

主权项

1.一种挖掘机铲斗-土壤接触模拟试验方法，该方法用于分析如何对铲斗结构进行改进以减少土壤与铲斗的接触面积与粘附程度，从而提高挖掘机的工作效率，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n步骤1：对挖掘机铲斗进行结构简化，根据铲斗的内部形状的不同将铲斗简化为包括中心区域、转角区域以及边齿区域，并分别采用水平板、L型板以及U型板这三个模拟板进行铲斗三个区域的结构模拟；/n步骤2：对上述不同模拟板进行土壤接触与粘附的理论分析，并分别确定出水平板、L型板以及U型板上法向粘附力区域以及切向粘附力区域，通过对不同模拟板上不同粘附力区域进行标记，方便后续通过观察土壤的接触与粘附过程，对土壤接触与粘附的机理进行分析；/n步骤3：采用土壤接触模拟试验装置，分别对水平板、L型板以及U型板进行土壤的接触模拟试验，试验过程中，记录不同模拟板的加载次数t、土壤粘附质量M(t)以及土壤粘附面积S(t)，并通过如下公式计算获得土壤的真实粘附系数I(t)：/n /n步骤4：根据试验结果数据，绘制试验土壤的真实粘附系数I(t)与加载次数t之间的关系曲线图，综合三个模拟板的试验数据图，模拟出挖掘机在作业时，试验土壤与铲斗之间的接触与粘附过程；/n步骤5：根据试验结果数据，绘制出不同模拟板的土壤粘附面积S(t)与加载次数t之间的关系曲线图，模拟出挖掘机在作业时，试验土壤在不同模拟板上的土壤粘附面积的变化过程，从模拟板和试验土壤之间水膜形成的机理出发，分析试验土壤与铲斗间的接触粘附具体过程；/n步骤6：根据所述步骤5获得的试验结果以及土壤粘附机理的分析，以避免水膜形成为改进目标，对不同模拟板进行局部形状改进，从而获得新的模拟板，重复步骤1-4，获得新的模拟板在相同试验工况下的试验土壤的真实粘附系数I(t)与加载次数t之间的关系曲线图，通过对比模拟板在改型前后的试验土壤与铲斗之间的真实粘附系数，验证模拟板的改型，是否有利于减少试验土壤对铲斗的接触与粘附程度，若是，进行步骤7；/n步骤7，改变试验土壤的含水率、土壤类型，重复上述试验步骤1-4，得到不同试验土壤对应的土壤与铲斗之间的真实粘附系数变化，为挖掘机在进行实际作业工况时提供土壤接触与粘附的理论参考。/n