小型挖掘机

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  小型挖掘机顶部保护装置


  引言


  液压挖掘机的司机保护装置是安装在驾驶室外的一组栅栏状结构件,司机保护装置有顶部保护和前部保护两部分构成,用于保护司机免受来自顶部落物或前部物体侵入的伤害。随着国际上对土方机械安全性能的重视,安装保护装置已成为许多国家对土方机械的强制性的安全要求。


  2005年以来小型挖掘机出口需求越来越大。但是随着小型挖掘机的出口量的增长,挖掘机保护装置的结构的性能及其合理性要求也越来越高。吉林大学实验中心在对全国各厂家的小型挖掘机顶部保护装置的性能测试过程中,发现普遍存在刚度过大、吸能能力差的问题。这种结构在受到冲击时,会造成落锤反复回弹对保护结构进行反复冲击。
  小型挖掘机顶部保护装置

  同时也会造成材料的浪费,增加生产成本。


  1小型挖掘机顶部保护的性能要求及设计现状


  评定顶部保护装置性能合格的标准是:在落锤的撞击下,保护装置变形后的任何部分不得进入人的极限生存空间或称作挠曲极限量(deflection-limitingvolume,简称DLV),且保护装置不应被落锤击穿。挠曲极限量是对液压挖掘机司机保护装置进行实验室鉴定时,用以规定与司机安全有关的容许挠曲的极限容量。


  文献对DLV作了明确规定,这个量是根据身材高大司机的坐姿尺寸确定的。


  由于车辆在实际工作中遇到落物的情况难以预测,无论是落物的种类还是落下时产生的冲击能量,均难以用统一的方法再现和表示。为了使顶保护装置的抗击穿性能有统一的衡量方法,国际标准化组织在文献中规定:小型挖掘机

  小型挖掘机顶部保护装置
  保护装置在瞬间应能承受由钝物产生的1365J的冲击能量而不被击穿。


  对于挖掘机顶保护结构的设计,国内外还没有形成一套成熟的设计思想和理论。国内液压挖掘机顶部保护结构制造商在进行顶保护设计时,缺少理论指导,即使测绘成熟的样机,由于材料和制造工艺不同,也难以保证顶保护结构的性能。


  国产小型挖掘机的顶保护结构的很大部分是参照大型挖掘机的结构进行设计的,有的甚至原样照搬。这就造成了材料的浪费以及刚度过大,同时还增加了挖掘机本身的载荷,造成了能源的浪费。

  顶部保护结构受冲击过程的动力学方程


  及求解方法


  2.1顶部保护结构受冲击过程的动力学方程


  在顶部保护结构受落物冲击过程中,结构会发生大变形,材料进入塑性变形,受到冲击的部位会发生接触,是典


  型的大变形瞬态接触过程。


  动力学问题的有限元也同结构静力学问题一样,要把物体离散为有限个数的单元体。不过,此时在考虑单元特性时,物体所受到的载荷还要考虑单元的惯性力和阻尼力等因素。
  小型挖掘机顶部保护装置受落物冲击的动态仿真


  引言


  液压挖掘机的司机保护装置是安装在驾驶室外的一组栅栏状结构件,司机保护装置有顶部保护和前部保护两部分构成,用于保护司机免受来自顶部落物或前部物体侵入的伤害。随着国际上对土方机械安全性能的重视,安装保护装置已成为许多国家对土方机械的强制性的安全要求。


  2005年以来小型挖掘机出口需求越来越大。但是随着小型挖掘机的出口量的增长,挖掘机保护装置的结构的性能及其合理性要求也越来越高。吉林大学实验中心在对全国各厂家的小型挖掘机顶部保护装置的性能测试过程中,发现普遍存在刚度过大、吸能能力差的问题。这种结构在受到冲击时,会造成落锤反复回弹对保护结构进行反复冲击。


  同时也会造成材料的浪费,增加生产成本。

  小型挖掘机顶部保护装置
  1小型挖掘机顶部保护的性能要求及设计现状


  评定顶部保护装置性能合格的标准是:在落锤的撞击下,保护装置变形后的任何部分不得进入人的极限生存空间或称作挠曲极限量(deflection-limitingvolume,简称DLV),且保护装置不应被落锤击穿。挠曲极限量是对液压挖掘机司机保护装置进行实验室鉴定时,用以规定与司机安全有关的容许挠曲的极限容量。


  文献对DLV作了明确规定,这个量是根据身材高大司机的坐姿尺寸确定的。


  由于车辆在实际工作中遇到落物的情况难以预测,无论是落物的种类还是落下时产生的冲击能量,均难以用统一的方法再现和表示。为了使顶保护装置的抗击穿性能有统一的衡量方法,国际标准化组织在文献中规定:小型挖掘机


  保护装置在瞬间应能承受由钝物产生的1365J的冲击能量而不被击穿。


  对于挖掘机顶保护结构的设计,国内外还没有形成一套成熟的设计思想和理论。国内液压挖掘机顶部保护结构制造商在进行顶保护设计时,缺少理论指导,即使测绘成熟的样机,由于材料和制造工艺不同,也难以保证顶保护结构的性能。


  国产小型挖掘机的顶保护结构的很大部分是参照大型挖掘机的结构进行设计的,有的甚至原样照搬。这就造成了材料的浪费以及刚度过大,同时还增加了挖掘机本身的载荷,造成了能源的浪费。


  顶部保护结构受冲击过程的动力学方程


  及求解方法


  2.1顶部保护结构受冲击过程的动力学方程


  在顶部保护结构受落物冲击过程中,结构会发生大变形,材料进入塑性变形,受到冲击的部位会发生接触,是典


  型的大变形瞬态接触过程。


  动力学问题的有限元也同结构静力学问题一样,要把物体离散为有限个数的单元体。不过,此时在考虑单元特性时,物体所受到的载荷还要考虑单元的惯性力和阻尼力等因素。


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