大型矿用挖掘机作为露天开采成套装备中的关键设备,其运行环境、载荷特点具有很强的随机性,动载荷特别明显,唯有工作现场的测试数据才能真实的反应载荷随机性特点,国内外对于此方面研究非常少,所以分析工作现场的测试数据并对挖掘机进行统计动力学的研究是非常必要的。结合企业提供的某大型矿用挖掘机结构尺寸参数和工作现场实测数据,根据挖掘理论和相关知识,首先对数据进行预处理,利用插值法使样本的长度一致,根据实际挖掘过程中的异常情况和样本间的相关系数来剔除异常数据,再统计其概率特征、分布规律以及各参数之间的相关性。根据挖掘机工作原理,以某大型矿用挖掘机为例,将提升钢丝绳、推压轴和绷绳视为弹性体,动臂、斗杆、铲斗和传动系统等视为刚体,运用拉格朗日方程对挖掘机提升和推压系统建立双自由度振动模型。结合数据处理的结果,运用频率响应法计算出挖掘段各位置点动臂、斗杆和推压轴的振动转角的均值、提升和推压系统的固有频率。根据双自由度模型的计算结果,将提升钢丝绳和推压轴视为弹性体,绷绳、动臂、斗杆、铲斗和传动系统等视为刚体,运用拉格朗日方程对挖掘机提升和推压系统建立单自由度振动模型。结合数据处理的结果,运用脉冲响应法计算出挖掘段各位置点斗杆和推压轴振动转角的最大值、提升和推压系统的固有频率,提升钢丝绳和推压轴的动载荷系数,与相应的双自由度模型下求得的数值相比较。论文的建模和分析方法可适用于其它同类型的机械系统。
