The invention provides a method for obtaining the equivalent force time history and arranging the fatigue test spectrum of the undercarriage of excavator. Combining the cylinder force time history, working attitude and hinge force time history, the ground force on the undercarriage is obtained and decomposed into support wheels under the excavation attitude and unloading attitude respectively, and the action force at the support wheels is equivalent to that in the vertical direction. The working cycle of the excavator is transformed to obtain the program spectrum of the same time at each supporting wheel of the dismounting frame, and the final fatigue test spectrum is obtained by equivalent transformation of the program spectrum. The method of acquiring equivalent force time history and arranging fatigue test spectrum of the excavator lower frame can carry out bench fatigue test for lower frame components to improve test accuracy, ensure the accuracy and reliability of fatigue test spectrum by modifying the damage consistency, equivalent program spectrum to constant amplitude spectrum by damage equivalent transformation, and ensure the synchronization of fatigue test spectrum phase. The equipment that appears to be off the frame has a wide range of applications.
【技术实现步骤摘要】
挖掘机下车架等效力时间历程获取及疲劳试验谱整理方法
本专利技术涉及机械设备领域，涉及挖掘机下车架等效力获取及疲劳试验，具体涉及一种挖掘机下车架等效力时间历程获取及疲劳试验谱整理方法。
技术介绍
机械设备发生结构上的破坏往往不是其静强度不足，而是疲劳损伤累积引起的疲劳裂纹导致疲劳断裂。然而，国内厂商针对挖掘机实际工况下的疲劳强度试验等关键技术的研发还没有取得突破性进展。缺少实际工况下的疲劳试验，挖掘机下车架的可靠性研究很难得到提高。为了能够对挖掘机下车架的耐久性设计和优化提供技术支持，需要对挖掘机下车架进行疲劳试验。所以，研究挖掘机下车架等效力时间历程获取方法和下车架疲劳试验谱的整理方法是非常必要的。现有技术对挖掘机结构件的疲劳试验研究主要集中在动臂和斗杆构件，对于挖掘机下车架构件的疲劳试验研究比较少，主要难点在于挖掘机工作过程中下车架所受实际外力复杂，可以反映下车架实际受力状态的疲劳试验用载荷谱难以整理，且传统加载方法难以实现。综上所述，急需寻求一种合理的挖掘机下车架等效力时间历程获取方法和下车架疲劳试验谱的整理方法，为挖掘机下车架构件的疲劳试验及可靠性寿命预估研...
【技术保护点】
1.一种挖掘机下车架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，计算求得动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的油缸力时间历程；对挖掘机工作装置各构件建立力学平衡方程，代入所述的油缸力时间历程和工作姿态，求解出转台与动臂铰点、转台与动臂油缸铰点的铰点力时间历程；所述的转台与动臂铰点记为A点，转台与动臂油缸铰点记为O点，所述的工作姿态包括挖掘姿态和卸载姿态，所述的伸缩量时间历程和压力时间历程测定时长相等且同时测定；步...
【技术特征摘要】
1.一种挖掘机下车架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，计算求得动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的油缸力时间历程；对挖掘机工作装置各构件建立力学平衡方程，代入所述的油缸力时间历程和工作姿态，求解出转台与动臂铰点、转台与动臂油缸铰点的铰点力时间历程；所述的转台与动臂铰点记为A点，转台与动臂油缸铰点记为O点，所述的工作姿态包括挖掘姿态和卸载姿态，所述的伸缩量时间历程和压力时间历程测定时长相等且同时测定；步骤二：下车架受力时间历程获取，在挖掘姿态下，对液压挖掘机下车架与转台整体进行受力分析，通过步骤一中得到的A点和O点的铰点力时间历程，建立力学平衡方程，求解挖掘姿态下，地面对下车架的作用力时间历程；在卸载姿态下，对液压挖掘机下车架与转台整体进行受力分析，通过步骤一中得到的A点和O点的铰点力时间历程，建立力学平衡方程，求解卸载姿态下，地面对下车架的作用力时间历程；步骤三：支撑轮受力时间历程获取，将步骤二中得到的挖掘姿态下，地面对下车架的作用力分解到挖掘机的四个支撑轮处的Rxyz坐标系中，建立力学平衡方程，求解挖掘姿态下，四个支撑轮受到的支撑力时间历程；将步骤二中得到的卸载姿态下，地面对下车架的作用力分解到挖掘机的四个支撑轮处的Rxyz坐标系中，建立力学平衡方程，求解卸载姿态下，四个支撑轮受到的支撑力时间历程；所述的四个支撑轮记为M、N、P和Q；步骤四，支撑轮受力简化至竖直方向，针对下车架和转台建立有限元模型，根据有限元分析，获得结构上的应力最危险点，基于最危险点的应力值，计算支撑轮M、N、P和Q处的x、y、z方向的应力传递系数kxj、kyj、kzj，其中j＝M，N，P，Q；通过所述的应力传递系数和在挖掘姿态下步骤三中获得的支撑力，根据应力损伤等效原则，计算支撑轮j在z方向的等效力，获得挖掘姿态下支撑轮j处的等效力时间历程；通过所述的应力传递系数和在卸载姿态下步骤三中获得的支撑力，根据应力损伤等效原则，计算支撑轮j在z方向的等效力，获得卸载姿态下支撑轮j处的等效力时间历程；步骤五，对应实际工况进行数据修正，对步骤四中获得的卸载姿态下，支撑轮P和Q的等效力时间历程进行数据交换，得到卸载姿态下支撑轮P和Q的新等效力时间历程；对步骤四中获得的卸载姿态下，支撑轮M、N的等效力时间历程进行数据交换，得到卸载姿态下支撑轮M、N的新等效力时间历程；所述的数据交换为将对应的两个支撑轮的等效力时间历程的前一半时间和后一半时间的数据进行交换，所述的对应为支撑轮P对应支撑轮Q，支撑轮M对应支撑轮N；从步骤四中挖掘姿态下支撑轮j的等效力时间历程中抽取挖掘段数据，从卸载姿态下支撑轮j的新等效力时间历程中抽取非挖掘段的数据进行拼接，从而得到支撑轮j的全工况等效力时间历程，即得到挖掘机下车架等效力时间历程。2.如权利要求1所述的挖掘机下车架等效力时间历程获取方法，其特征在于，所述的步骤二中，在挖掘姿态下，将地面对下车架的作用力简化为作用于W点的力对转台和下车架整体在xRz平面内建立力学平衡方程，解得挖掘姿态下，地面对下车架的作用力Fx_w和Fz_w；所述的W点为挖掘姿态下车架受力简化后的作用点，所述的Fx_w为地面对下车架W点的作用力在x方向上的分力，所述的Fz_w为地面对下车架W点的作用力在z方向上的分力；在卸载姿态下，地面对下车架的作用力简化为作用于V点的力，对转台和下车架整体在yRz平面内建立力学平衡方程，解得卸载姿态下，地面对下车架的作用力Fy_u和Fz_u；所述的V点为卸载姿态下车架受力简化后的作用点，所述的Fy_u为地面对下车架V点的作用力在y方向上的分力，Fz_u为地面对下车架V点的作用力在z方向上的分力。3.如权利要求2所述的挖掘机下车架等效力时间历程获取方法，其特征在于，所述的步骤三中，在挖掘姿态下，建立力学平衡方程，将所述的地面对下车架的作用力Fx_w，Fz_w分解为四...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕彭民，李瑶，向清怡，王宝刚，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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