机械式矿用挖掘机动臂结构优化设计研究 南京廖华

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机械式矿用挖掘机动臂结构优化设计研究

摘要：本文通过对机械式矿用挖掘机动臂结构工作装置以及各构件之间运动关系的分析，确定机械式矿用挖掘机动臂结构，根据实际应用情况，对动臂结构进行优化方案的设计，使其可以满足更多挖掘任务。

关键词：机械式;矿用挖掘机;动臂结构;优化设计研究

前言

机械式矿用挖掘机的应用大大降低了挖掘的难度，同时提高了工程加工的进度，但是针对具有较高难度的挖掘工作，还需要机械式矿用挖掘机具有良好的动臂结构，可以灵活的变换。基于此，需要从动臂结构的工作装置、行走装置和回转装置对其进行优化设计，降低各结构构件尺寸对整体运行的影响，使动臂结构可以与挖掘任务形成统一的挖掘轨迹，提高挖掘工作的综合质量。动臂是矿用挖掘机工作装置的主要构件，对其进行优化设计，既可以提高工程挖掘进度，又可以提高工作装置的整体性能，所以使用者要积累更多的挖掘工作经验，明确各组件之间的协调关系，提高设计水平和分析效率。

1.机械式矿用挖掘机动臂结构工作装置的运动学分析

1.1运动学对矿用挖掘机理想挖掘轨迹的影响

在矿用挖掘机实际工作的过程中，，斗齿尖端会在挖掘工作面产生一条自下而上的迹线，这条轨迹会受到动臂结构工作装置运动学的影响，因为在齿尖运行的过程中，会形成固定的挖掘轨迹，而动臂结构为了简化挖掘的难度，会减小挖掘阻力，然而，铲斗的切削角度很难保持不变，挖掘轨迹自然会发生变化。铲斗在完成一次完整的挖掘行为后，挖掘初始位置会随着铲斗伸出长度的变化而变化，这时，任一时刻的斗杆伸出长度都会改变转角的角度，所以矿用挖掘机动臂结构的优化设计必须结合实际的挖掘工作，对各个运行运动过程进行充分的分析，进而明确挖掘轨迹控制的方法[1]。

1.2工作装置动力学参数的确定

工作装置动力学参数的确定内容主要包括：提升机构提升速度的分析、推压机构推压速度的分析、挖掘机挖掘阻力的分析、钢丝绳与天轮切点坐标的分析。其中，提升机构提升速度的分析主要针对矿用挖掘机铲斗初始位置的变化位置。推压机构推压速度的分析需要结合矿用挖掘机的一个完整工作循环，确定斗杆的推出量，然后以推压机构推压轴回转速度为主要依据，明确推压轴驱动的回转角速度[2]。挖掘机挖掘阻力的分析是在铲斗挖掘作业中，结合铲斗受到的切削阻力和装土阻力，确定准确的挖掘总阻力和两个分力对挖掘工作的影响力度，实际需要分析的数据包括：铲斗切削边宽度、切削层厚度、挖掘比阻力。钢丝绳与天轮切点坐标的分析需要根据挖掘工作的物理模型，对挖掘过程中各个构件之间的

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