[發(fā)明專利]液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710451597.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107180142B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冰;徐武彬;王俊宇;楊寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京睿智保誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明旨在提供一種液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化方法，步驟如下：A、構(gòu)建裝載機(jī)鏟裝工作機(jī)構(gòu)模型；建立動(dòng)力學(xué)模型獲得鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)和液壓缸運(yùn)動(dòng)函數(shù)；B、構(gòu)建與實(shí)際工況相一致的物料堆，導(dǎo)入裝載機(jī)鏟裝工作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，并使得該模型中的鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)與步驟A中獲得的鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)一致；C、根據(jù)預(yù)設(shè)的典型工況進(jìn)行鏟斗模型裝載作業(yè)的過(guò)程仿真，得到鏟斗模型鏟裝物料全過(guò)程的鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡以及鏟裝阻力；對(duì)鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行優(yōu)化并合成優(yōu)化后的運(yùn)動(dòng)曲線D、將該運(yùn)動(dòng)曲線導(dǎo)入多體動(dòng)力學(xué)軟件中，得到新的液壓缸運(yùn)動(dòng)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化。該方法克服現(xiàn)有技術(shù)精確度低、成本高的缺陷，具有精確度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程機(jī)械仿真領(lǐng)域，具體涉及一種液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

工程機(jī)械行業(yè)是高能耗行業(yè)，而我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的規(guī)模和產(chǎn)值已經(jīng)躍居世界第一。裝載機(jī)在整個(gè)作業(yè)循環(huán)中,物料鏟裝工作循環(huán)所消耗的能量占裝載機(jī)整體消耗能量的比重最大,作業(yè)阻力也是影響裝載機(jī)裝載能力和裝載效率的直接因素。同時(shí)作業(yè)阻力反映了裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且直接關(guān)系到每個(gè)工作裝置的工作載荷真實(shí)與否。

目前在裝載機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中所獲得插入阻力、掘起阻力等作業(yè)阻力的方式主要依靠以往的經(jīng)驗(yàn)公式、試驗(yàn)研究與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等；利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的作業(yè)阻力，由于計(jì)算時(shí)考慮的因素不能真實(shí)反應(yīng)物體的特性，故計(jì)算結(jié)果可能會(huì)存在很大的偏差；而試驗(yàn)研究與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試一方面會(huì)受到測(cè)試環(huán)境和測(cè)試設(shè)備等影響，使得到的結(jié)果不夠精確，另一方面物理樣機(jī)測(cè)試不僅需要較高的成本并且實(shí)驗(yàn)周期也比較長(zhǎng)，降低了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率并提升了開(kāi)發(fā)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化方法，該方法克服現(xiàn)有技術(shù)在裝載阻力仿真時(shí)精確度低、成本高的缺陷，具有精確度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化方法，包括以下步驟：

A、利用三維圖形軟件構(gòu)建裝載機(jī)鏟裝工作機(jī)構(gòu)模型，包括液壓缸模型和鏟斗模型，在多體動(dòng)力學(xué)軟件中建立與實(shí)際相對(duì)應(yīng)的裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)鏟裝運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型并預(yù)設(shè)部分運(yùn)動(dòng)參數(shù)，獲得鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)和液壓缸運(yùn)動(dòng)函數(shù)，其中鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)和液壓缸運(yùn)動(dòng)函數(shù)相互關(guān)聯(lián)；

B、在EDEM軟件中構(gòu)建與實(shí)際工況相一致的物料堆，在EDEM軟件中導(dǎo)入裝載機(jī)鏟裝工作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，并使得該模型中的鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)與步驟A中獲得的鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)一致；

C、在EDEM軟件中根據(jù)預(yù)設(shè)的典型工況進(jìn)行鏟斗模型裝載作業(yè)的過(guò)程仿真，得到鏟斗模型鏟裝物料全過(guò)程的鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡以及鏟裝阻力；以減小鏟斗所受力的峰值為目的變動(dòng)鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)，得到修正后的鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)修正后的鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行鏟斗模型裝載作業(yè)的過(guò)程仿真，得到修正后的鏟斗模型作業(yè)阻力圖，驗(yàn)證作業(yè)阻力峰值減小情況，符合要求，則將修正后的鏟斗運(yùn)動(dòng)函數(shù)結(jié)合鏟斗速度與加速度擬合成運(yùn)動(dòng)曲線；

D、將該運(yùn)動(dòng)曲線導(dǎo)入多體動(dòng)力學(xué)軟件中，得到新的液壓缸運(yùn)動(dòng)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)液壓裝載機(jī)裝載作業(yè)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化。

優(yōu)選地，還包括步驟E：

在多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)鏟斗模型進(jìn)行柔性化后得到柔性化鏟斗模型，對(duì)柔性化鏟斗模型施加鏟裝物料全過(guò)程的鏟裝阻力，得到各個(gè)鉸接點(diǎn)的受力圖，將受力圖與實(shí)際工況下測(cè)試得到的受力圖進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選地，其中典型工況包括：（1）地面鏟掘插入工況：下限位置轉(zhuǎn)斗液壓缸伸長(zhǎng),動(dòng)臂缸閉鎖,鏟斗收斗,實(shí)現(xiàn)物料的鏟裝；

（2）下限收斗舉升工況：轉(zhuǎn)斗液壓缸閉鎖,動(dòng)臂缸伸長(zhǎng),動(dòng)臂上舉,實(shí)現(xiàn)物料的舉升；

（3）上限工況：上限位置轉(zhuǎn)斗液壓缸收縮,動(dòng)臂缸閉鎖,鏟斗翻轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)物料的卸載；