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基于ADAMS轮式装载机工作装置动态载荷分析 　　【摘 要】以反转六连杆轮式装载机ZL50G为样机，运用ADAMS软件建立样机的三维实体模型，对轮式装载机的工作装置进行动态载荷分析，为轮式装载机工作装置的研究提供一种可靠的方法。分析结果为轮式装载机工作装置的设计与优化提供了理论依据。 　　【Abstract】 By taking the ZL50G wheel loader with reverse six-connecting-rod as a prototype, a 3D physical model was established, and the dynamic load analysis of working device of wheel loader was conducted, provid-ing a reliable method for the research. The results obtained from the analysis provide theoretical basis for the de-sign and optimization of working device of wheel loader. 　　【关键词】轮式装载机；工作装置；动态载荷；建模 　　【Key words】wheel loader; working device; dynamic load; modelling 　　中图分类号：U415.51 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)0４-0086-03 　　0 引言 　　轮式装载机是一种典型的???装运散料为主的工程机械。由于工作环境多变、工作状况复杂，要求轮式装载机必须具备良好的适应性与工作可靠性，这就对其工作装置的设计提出了更高的要求。在作业过程中，由于偏载等工况的存在，使得装载机各机构的载荷变化更为复杂。本文从运动学、动力学的角度系统地对装载机工作装置，特别是作业过程中的动态载荷变化进行深入研究，以图为轮式装载机的整机设计提供一定的指导和帮助［1］。 　　1 ZL50G轮式装载机建模 　　1.1 主要特点及参数指标 　　本文以某重型机械厂生产的ZL50G型轮式装载机为样本，运用CAE技术进行实体建模。ZL50G型轮式装载机是目前国内运用最为广泛、最具代表性的典型产品之一，主要用于物料的装卸，还可以用于推土、牵引、铲掘等场合，具有多用途、高效能的特点。 　　ZL50G型轮式装载机采用“Z”形反转六连杆工作机构，具有作业效率较高、铲掘力较大、工作性能更稳定的特点；同时，结合国内外先进技术，对工作装置、液压系统等关键部件进行改进设计，有效地提高了整机的工作性能。该机型的主要参数指标见表1。 　　1.2 基于ADAMS的三维实体建模 　　由于轮式装载机零部件众多，结构复杂，因此其三维实体模型的创建过程非常繁冗。而任一结构都是经过简单特征的叠加、相交或者切割而形成的。用ADAMS创建三维实体模型的流程如图1所示［2］。 　　ZL50G型轮式装载机工作装置的组成部件有：动臂、摇臂、铲斗、拉杆、动臂油缸、前车架。各主要构件的尺寸参数见表2。 　　在ADAMS环境中完成的铲斗、动臂结构模型如图2、3所示。 　　将完成的各构件的模型通过一定的方式装配在一起，如将动臂和前车架“连接”、动臂与铲斗“连接”、动臂与摇臂“销轴”约束，通过这样的方式装配得到ZL50G轮式装载机工作装置的整体模型，见图4。 　　2 作业工况载荷分析 　　轮式装载机在作业过程中的典型工况有地面铲掘工况（图5）、下限收斗工况、重载运输工况、上限举升工况、上限卸料工况和自动放平工况［3］。 　　以铲掘工况为例，装载机在作业过程中所受的力有水平力R、重直力R、液压力N、转斗油缸作用力P、插入阻力F、铲起阻力F、转斗阻力P。 　　3 仿真分析 　　3.1 装载机作业行程时间分析 　　通常情况下，ZL50G一个作业循环的时间为18 s，铲斗举升时间为6 s，铲斗翻转时间为1.5 s，铲斗自动放平时间为3.5 s，即三项和时间为11 s。 　　3.2 外载荷的施加 　　在ADAMS环境中，定义了各构件的材料属性，系统将自动添加构件的质量、转动惯量、质心等，并在仿真环境中添加整个系统的重力。以铲掘工况为例，假设装载机按顺序进行作业（即不考虑联合铲装的情形），则装载机在作业工程中根据作业进程，依次受到的力有插入阻力、铲掘阻力和物料的重力。根据所装卸的物料不同，可以计算得出不同物料在额定容量下的各种阻力，然后在铲斗的边缘添加插入阻力、铲掘阻力等，在铲斗的中心添加物料的重力等［4］。 　　3.3 动态载荷性能分析 　　3.3.1 油缸的运动规律 　　除重载运输以外，装载机的作业过程都是在动臂油缸和