机械式、液压式挖掘机挖掘轨迹与五杆机构实现轨迹的对比.pdf

学兔兔 第42卷 第11期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．42 No．11 2013年11月 TechnologyDevelopment of Chemical Industry NOV．2013 机械式、液压式挖掘机挖掘轨迹与五杆机构实现轨迹的对比 毛坤朋 f中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008) 摘 要：大型机械式挖掘机在目前国际国内的矿山开采及工程施工中有着广泛的应用，其性能的优劣对生产率 有很大影响。在国际市场日趋激烈的今天，如何提高产品的质量是提高市场竞争力的关键。本文是基于爆破后的 矿堆工作环境建立的描述挖掘过程的数学模型，从数学的角度阐述了主要挖掘段上合理轨迹方程应是对数螺旋线。 基于对液压挖掘机连杆机构的运动学分析，利用运动轨迹求逆的方法规划液压控制系统三个执行器协同工作以控 制末端的运动轨迹。文中以机构不产生死点位置为依据，对混合输入型五杆机构进行分类。并对每种类型机构的 轨迹实现范围进行了研究。 关键词：机械式挖掘机；液压式挖掘机；五杆机构；轨迹 中图分类号：TH 1 1 文献标识码：B 文章编号：1671．9905(2013)1 1-0073-04 挖掘机的发展已有150多年的历史，历经机械式 由图1来推导挖掘轨迹，根据挖掘机工作的特 挖掘机到目前应用广泛的液压挖掘机。已经成为用途 点，将挖掘轨迹看成是有固定始点，变动矢量的端点 最为广泛的工程机械之一。机械式挖掘机目前只有在 之轨迹，并认为是光滑曲线，因此模型简化为：推压 矿山开采还有着应用，一般为大型、特大型工程机械， 齿轮轴心D为坐标原点，过斗齿尖A点作轨迹的切 液压挖掘机由于其灵活多样，具有广泛的适应能力等 线，切线与矢径OA的夹角为 ，与y轴负半轴夹角 优点在建筑、水利工程、道路桥梁等有着广泛应用。近 为 ，矢径的转角为0，随着角0的增大，矢径和提 年来，五杆机构的研究不断深入，形成了一些理论和设 升绳的长度均随之变化，如上图所示，有： 计方法。本文尝试以五杆机构来实现挖掘机的基本挖 6=a一( + 0) (1) 掘轨迹。寻求五杆机构与工程实际应用的结合点。 cos6=c0s ·cos(0+0o)+sina·sin(O+Oo) (2) sint~=sina·cos(O+Oo)一cos ·sin(O+Oo) (3) 1 机械式挖掘机的挖掘轨迹 式中， 。『一矢径初始角。 机械式挖掘机挖掘时，推压齿轮使斗杆推出，提 斗尖A点的直角坐标为： 升绳使斗杆绕瞬时点转动，斗齿走过的路程即为挖 』x=p~sin( + (4)