一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法及试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法及试验装置。其方法步骤具体包括，基于挖掘机工作装置各部件的连接关系，创建挖掘机工作装置仿真模型；通过施加边界条件1，初步计算得到挖掘机工作装置的高应力区域；结合高应力位置选取试验测试点并粘贴应变片；搭建挖掘机工作装置应变测试装置，采集测试点处在特定拉力下的应变数据作为测试值；将工作装置应变试验测试边界条件代入仿真模型，通过仿真计算得出挖掘机工作装置的模拟值；计算得到相对误差，验证挖掘机工作装置仿真模型的正确性。本发明专利技术的试验装置通过六个自由度的设置提高了试验装置的通用型，可用于不同吨位挖掘机械工作装置仿真模型的标定。挖掘机械工作装置仿真模型的标定。挖掘机械工作装置仿真模型的标定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法及试验装置


[0001]本专利技术涉及一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法及试验装置，属于液压挖掘机仿真测试


技术介绍

[0002]液压挖掘机工作装置是实现挖掘、破碎等动作的执行机构，也是液压挖掘机重要的组成部分，在对其进行数值模拟过程中工作装置仿真模型的正确性决定其数值模拟的精度。
[0003]目前，对液压挖掘机工作装置仿真分析方法主要包括静力学分析、多体动力学研究以及疲劳寿命预测等，而工作装置仿真计算模型的正确性直接决定了仿真计算结果的精度。现有技术在很多方面存在局限性，一方面，现有仿真分析方法未对工作装置仿真模型精度进行标定，缺乏相关仿真模型标定方法来标定挖掘机工作装置的仿真模型，只是通过理论计算得到工作装置的挖掘力，将挖掘力作为输入来进行仿真计算，将此时的应力水平作为实际工作过程中的应力水平，导致工作装置仿真计算结果不能反映实际工作情况，不能为工作装置的静强度、多体动力学研究以及疲劳寿命预测等数值计算提供高精度的仿真模型输入，使仿真计算精度大大降低。另一方面现有的挖掘机工作装置试验标定装置通用性差，只适用于特定吨位工作装置仿真模型标定试验的开展。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法及试验装置，通过六个自由度的设置提高了试验装置的通用型，可用于不同吨位挖掘机械工作装置仿真模型的标定。
[0005]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：/>[0006]一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法，包括如下步骤：
[0007]基于挖掘机工作装置各部件的连接关系，创建挖掘机工作装置仿真模型；
[0008]通过施加边界条件1，在仿真模型中初步计算出挖掘机工作装置的高应力区域；
[0009]结合高应力位置选取试验测试点并粘贴应变片；
[0010]搭建挖掘机工作装置应变测试装置，采集测试点处在特定拉力下的应变数据作为测试值；
[0011]将工作装置应变试验测试的边界条件代入仿真模型，通过仿真计算得出挖掘机工作装置的模拟值；
[0012]计算得到相对误差，验证挖掘机工作装置仿真模型的正确性。
[0013]进一步地，前述边界条件1包括位移边界条件和力边界条件，位移边界条件：在动臂410根部销轴处施加位移约束，释放旋转自由度；力边界条件：基于实际操作环境，理论计算出的挖掘力。
[0014]进一步地，前述结合高应力位置选取试验测试点并粘贴应变片的步骤包括：
[0015]在高应力部位布置测试点；
[0016]测试点进行打磨、清洗处理，直至待贴表面整洁干净；
[0017]将应变片粘贴到测试点位置，同一部件应变片粘贴的方向要保持一致。
[0018]进一步地，前述采集测试点处在特定拉力下的应变数据作为测试值的步骤包括：
[0019]采集在实际加载过程中测试点应变花0
°
、45
°
、90
°
三个方向的应变数据，通过计算公式得到测试点等效应力的测试值。
[0020]进一步地，前述计算得到相对误差，验证挖掘机工作装置仿真模型正确性的方法包括：
[0021]计算相对误差，
[0022]若所有测试点相对误差若大于或等于10％，则判定工作装置仿真模型不正确，对创建的仿真模型进行修正；若相对误差小于10％，即认可挖掘机工作装置仿真模型的正确性。
[0023]一种基于挖掘机工作装置的仿真模型试验装置，包括挖掘机工作装置、拉力测试装置、基座组合和平移拉伸结构；挖掘机工作装置与基座组合铰接，基座组合控制挖掘机工作装置上下方向的自由度；拉力测试装置通过钢丝绳连接挖掘机工作装置，拉力测试装置控制挖掘机工作装置左右方向的自由度；平移拉伸结构连接拉力测试装置底端，平移拉伸结构控制挖掘机工作装置前后方向的自由度。
[0024]进一步地，前述基座组合包括基座、固定在地基上的支座、连接基座侧边的基座滑块、连接基座底面的基座油缸组；支座设有与基座滑块相配合的滑道；基座油缸组包括第一基座油缸、第二基座油缸、第三基座油缸，基座油缸组一端与基座底面铰接，另一端固定连接地基；第一基座油缸、第二基座油缸、第三基座油缸成正三角形分布。
[0025]进一步地，前述拉力测试装置包括第一液压油缸、滑座、与滑座相配合的滑轨，第一液压油缸一端铰接滑座，一端连接钢丝绳，钢丝绳上还设有拉力传感器。
[0026]进一步地，前述平移拉伸结构包括第一槽钢、滑块、第二槽钢、安装座、第二液压油缸、底板、第一油缸安装座、连接滑轨底面的第二油缸安装座，滑轨两端固定连接第一槽钢顶端，第一槽钢底端连接安装座，第二槽钢通过滑块连接第一槽钢内侧面，第二液压油缸缸体端与第一油缸安装座通过销轴连接，第二液压油缸杆体端与第二油缸安装座通过销轴连接，安装座和第一油缸安装座固定连接底板。
[0027]进一步地，前述滑轨上间隔设有定位孔，滑座设有与定位孔匹配的等距通孔。
[0028]本专利技术所达到的有益效果：
[0029]1.通过理论与测试技术相结合，完成挖掘机工作装置仿真模型的标定，提高工作装置仿真模型精度以及仿真技术的可靠性；
[0030]2.试验装置具有六个方向的自由度，通用性高，能够适用于不同吨位下的工作装置应变测试试验，此装置不仅可以用于工作装置仿真模型的标定，还可以具有相同作业特性结构件仿真模型的标定。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的仿真模型标定方法流程图；
[0032]图2为本专利技术试验装置的动臂测试点分布示意图；
[0033]图3为本专利技术试验装置的斗杆测试点分布示意图；
[0034]图4为本专利技术试验装置的铲斗测试点分布示意图；
[0035]图5为本专利技术试验装置的平面图；
[0036]图6为本专利技术试验装置的局部向视图；
[0037]图7为专利技术试验装置基座油缸组分布示意图。
[0038]图中附图标记的含义：410
‑
动臂；417
‑
动臂前侧板；419
‑
动臂前叉；416
‑
动臂中侧板；415
‑
动臂后侧板；49
‑
动臂根部锻件；418
‑
动臂下封板；411
‑
第一测试点；412
‑
第二测试点；413
‑
第三测试点；414
‑
第四测试点；430
‑
斗杆；433
‑
斗杆前侧板；434
‑
斗杆中侧板；435
‑
斗杆后封板；436
‑
斗杆下封板；31
‑
第五测试点；432
‑
第六测试点；440
‑
铲斗；443
‑
斗杆耳板；442...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法，其特征在于，包括如下步骤：基于挖掘机工作装置各部件的连接关系，创建挖掘机工作装置仿真模型；通过施加边界条件1，在仿真模型中初步计算出挖掘机工作装置的高应力区域；结合高应力位置选取试验测试点并粘贴应变片；搭建挖掘机工作装置应变测试装置，采集测试点处在特定拉力下的应变数据作为测试值；将工作装置应变试验测试的边界条件代入仿真模型，通过仿真计算得出挖掘机工作装置的模拟值；计算得到相对误差，验证挖掘机工作装置仿真模型的正确性。2.根据权利要求1所述的一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法，其特征在于，所述边界条件1包括位移边界条件和力边界条件，所述位移边界条件：在动臂410根部销轴处施加位移约束，释放旋转自由度；所述力边界条件：基于实际操作环境，理论计算出的挖掘力。3.根据权利要求1所述的一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法，其特征在于，所述结合高应力位置选取试验测试点并粘贴应变片的步骤包括：在高应力部位布置测试点；测试点进行打磨、清洗处理，直至待贴表面整洁干净；将应变片粘贴到测试点位置，所述同一部件应变片粘贴的方向要保持一致。4.根据权利要求1所述的一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法，其特征在于，所述采集测试点处在特定拉力下的应变数据作为测试值的步骤包括：采集在实际加载过程中测试点应变花0
°
、45
°
、90
°
三个方向的应变数据，通过计算公式得到测试点等效应力的测试值。5.根据权利要求1所述的一种基于挖掘机工作装置的仿真模型标定方法，其特征在于，所述计算得到相对误差，验证挖掘机工作装置仿真模型正确性的方法包括：计算相对误差，所述若所有测试点相对误差若大于或等于10％，则判定工作装置仿真模型不正确，对创建的仿真模型进行修正；若相对误差小于10％，即认可挖掘机工作装置仿真模型的正确性。6.一种基于挖掘机工作装置的仿真模型试验装置，其特征在于，包括挖掘机工作装置(500)、拉力测试装置、基座组合和平移拉伸结构；所述挖掘机工作装置(500)与基座组合铰接，所述基座组合控制挖掘机工作装置(500)上下方向的自由度；所述拉力测试装置通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李善辉，宋士超，田超，李凯，孙崇，薛超，李雷，徐玉兵，刘恩亮，闫家铭，邱习强，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：