【終稿全套】ZL15裝載機(jī)總體及變速箱設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（3軸及齒輪）【3張CAD圖紙+文檔】

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摘要 挖掘機(jī)的鏟斗填充是一個(gè)復(fù)雜的顆粒流問(wèn)題。為了優(yōu)化灌裝過(guò)程，重要的是在了解參與的不同機(jī)制。離散單元法（DEM）是一種很有前途的實(shí)現(xiàn)模型間的土壤行動(dòng)的方法，它用于本研究中模型的挖掘機(jī)斗灌裝過(guò)程。模型的驗(yàn)證是基于。該模型的斗阻力和不同的流動(dòng)區(qū)域的發(fā)展預(yù)測(cè)結(jié)果的精度。與實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法相比，DEM預(yù)測(cè)的挖掘阻力較小，但總的趨勢(shì)是準(zhǔn)確地模擬。在填充過(guò)程結(jié)束時(shí)的誤差在預(yù)測(cè)的阻力為20%。定性，有觀察和建模流區(qū)域之間的一個(gè)很好的協(xié)議條款位置和從一個(gè)階段到其他過(guò)渡。在填充的所有階段，DEM能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)材料體積在±6%桶內(nèi)。 2009 ISTVS。由Elsevier公司出版。保留所有權(quán)利。 1簡(jiǎn)介 土方工程設(shè)備在農(nóng)業(yè)，土方工程和采礦業(yè)中起著重要的作用。設(shè)備在形態(tài)和功能是高度多樣化的，但大多數(shù)土壤的切割機(jī)可分到一個(gè)三大類(lèi)，即葉片，幼蟲(chóng)和水桶（鏟）。本文重點(diǎn)研究用離散元方法（DEM）進(jìn)行挖掘機(jī)鏟斗填充的數(shù)值模擬。在許多土方機(jī)械上可以發(fā)現(xiàn)桶。挖掘機(jī)是用來(lái)去除覆蓋的抨擊 露天礦山。去除暴露的煤礦床 在挖掘。拉索是起重機(jī)的一種結(jié)構(gòu) 以高達(dá)100的懸浮m3in體積巨大的鏟斗 通過(guò)鋼絲繩。挖掘機(jī)是一種昂貴的和本質(zhì)的部分 我的操作和在COM中發(fā)揮重要的作用— 南非礦山企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在煤炭開(kāi)采 行業(yè)通常被認(rèn)為是提高1% 在拉索效率會(huì)導(dǎo)致1百萬(wàn) 在每拖[ 1 ]年產(chǎn)量提高。桶 還對(duì)液壓挖掘機(jī)，裝載機(jī)鏟 挖掘機(jī)。 一桶灌裝是一個(gè)復(fù)雜的顆粒流問(wèn)題— lem。測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的儀表 充填是困難和昂貴的。這是可能的 使用小規(guī)模（通常是1 /第十規(guī)模）的實(shí)驗(yàn)鉆機(jī) 評(píng)估桶設(shè)計(jì)[1,2]，但它們是昂貴的和 有關(guān)于縮放[ 3,4 ]的有效性問(wèn)題。 擴(kuò)大從模型試驗(yàn)的結(jié)果是有問(wèn)題的 由于沒(méi)有通用的標(biāo)度律顆粒流 有流體動(dòng)力學(xué)[ 5 ]。 根據(jù)克利里[ 5 ]桶的填充，在 沒(méi)有非常大的巖石，被觀察到的比較 在橫向方向上的二維點(diǎn)運(yùn)動(dòng)— 和灰。沿桶的橫截面的流動(dòng)模式 拖動(dòng)方向最重要的方面是填充 可以使用二維滿(mǎn)意的分析 模型。羅蘭[ 2 ]提出了類(lèi)似的意見(jiàn)的基礎(chǔ)上的 拉鏟挖土機(jī)的鏟斗填充實(shí)驗(yàn)。 根據(jù)Hawkins等人。[ 6 ]，在實(shí)際情況下 當(dāng)運(yùn)動(dòng)的桶或推土機(jī)刀片DIS— 討論了平面應(yīng)變條件下，只適用于某些變形— 運(yùn)動(dòng)區(qū)。這樣的工具的平面應(yīng)變的解決方案 可以假設(shè)只有有限精度。Hawkins 0022-4898 \ / 36美元嗎？2009 ISTVS。出版由Elsevier公司保留所有權(quán)利。 10.1016 / j.jterra.2009.05.003 DOI: *通訊作者。電話(huà)：+ 27 21 808 4239；傳真：+ 27 21 808 4958。 電子郵件地址：ccoetzee@sun.ac.za（C.J. Coetzee）。 www.elsevier。COM \ / \ / jterra定位 在www.sciencedirect.com在線(xiàn) 地面力學(xué)雜志46（2009）217–227 雜志 的 地面力學(xué) 等人。[ 6 ]研究了平面應(yīng)變假定 土壤箱那里的土壤和刀具運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)透明的墻之間的約束。用于測(cè)量— 在這樣一個(gè)桶中，作用在工具由于 土壤和側(cè)壁之間的摩擦來(lái)估計(jì)— 交配或忽視。他們發(fā)現(xiàn)一個(gè)大數(shù)— 誤碼率的牙齒上的桶，牙齒不作為單獨(dú)的 但作為一個(gè)廣泛的三維物體的工具了 從幾個(gè)模塊。在前面的變形模式 這樣的組件的牙齒被認(rèn)為是平面應(yīng)變 變形。然而，作者認(rèn)為，本 對(duì)特定的粘性土（砂土）和 或許不適用于其他（特別是巖石脆）的伴侶— 里亞爾。在這項(xiàng)研究中斗有全寬唇?jīng)]有 牙齒和基于Hawkins等人的發(fā)現(xiàn)。6。 平面應(yīng)變假設(shè)了兩個(gè)維度— 采用三維DEM模型。 分析方法[ 11 ] 7–用于模型的土壤–工具間— 行動(dòng)是有限的無(wú)窮小運(yùn)動(dòng)和工具 給定的幾何問(wèn)題。這些方法 預(yù)計(jì)不能夠得到有效的后續(xù)分析 階段的進(jìn)展的分析— 試驗(yàn)方法是基于太沙基的被動(dòng)土壓力 一個(gè)初步的土體破壞模式的理論和假設(shè) 13。復(fù)雜刀具的幾何形狀（如桶）和大 變形不能被模擬使用這些方法[ 14 ]。 離散單元法是一種很有前途的方法 模型與土壤相互作用可以通過(guò)— 會(huì)遇到一些困難的分析 方法[ 15 ]。在DEM，失效模式和材料 變形是不需要提前。該工具是國(guó)防部— 使用多個(gè)平壁而歡呼的復(fù)雜性 刀具的幾何形狀不復(fù)雜的DEM模型。大 在粒狀材料的變形和發(fā)展 的粒狀材料的自由表面自動(dòng)漢— 等的方法。 克利里[ 5 ]利用DEM建模拖桶灌裝。 趨勢(shì)顯示和定性的比較，但 給出了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒(méi)有。的過(guò)程中 液壓挖掘機(jī)鏟斗的充盈的影響試驗(yàn)— 精神上Hawkins和澤波夫斯基[ 12 ]。目的 他們的研究是挖掘過(guò)程優(yōu)化 鏟斗軌跡。結(jié)果表明，最節(jié)能 桶是一個(gè)背墻的推動(dòng)作用，在哪里 最小化。owenetal。[ 21 ] modelled3ddraglinebucketfill— ING。在那里，桶與建模 有限元方法和DEM的土壤。橢球 成群的球被用來(lái)近似的粒子 棱角。斗按部就班。 esterhuyse [ 1 ]和[ 2 ]研究了填充羅蘭茲 標(biāo)拖桶實(shí)驗(yàn)的行為 安裝配置的重點(diǎn)，桶形齒 間距。他們發(fā)現(xiàn)的縱橫比 桶（寬度，深度）起了重要的作用 拖動(dòng)需要填補(bǔ)一個(gè)桶的距離。用桶 短填充的距離被發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的最高的峰值 拖曳力。 本研究的主要目的是為了證明 數(shù)字高程模型的預(yù)測(cè)能力上的曳力桶 材料的流動(dòng)模式，發(fā)展為桶填充 起來(lái)。DEM結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每— 在土槽的形成。 2。離散元方法 離散元方法是基于模擬 顆粒物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)作為單獨(dú)的顆粒。DEM 首次應(yīng)用于巖石力學(xué)由庫(kù)德?tīng)柡褪┨乩? 16。在這項(xiàng)研究中，所有的模擬是二維的 andperformedusingcommercialdemsoftwarepfc2d [ 17 ]。 一個(gè)線(xiàn)性接觸模型用一個(gè)彈簧剛度KN 在正常的方向和彈簧剛度ksin剪切 方向（圖1）。摩擦滑動(dòng)是在切線(xiàn)允許 directionwithafrictioncoefficientl thedampingforceacts。 在相反方向的一個(gè)粒子的粒子速度 并對(duì)PAR合力成正比— 一個(gè)比例常數(shù)顆粒（阻尼系數(shù)） C [ 17 ]。對(duì)DEM進(jìn)行了詳細(xì)的描述，讀者 簡(jiǎn)稱(chēng)克利里和sawley [ 18 ]，庫(kù)德?tīng)柡褪┨乩? [ 16 ]，霍格[ 19 ]和張和白化[ 20 ]。 3。實(shí)驗(yàn) 兩個(gè)平行的玻璃板固定200毫米分開(kāi) 形成土槽。桶形固定小車(chē) 這是由滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。的 摩擦μ KN KS 圖1。DEM接觸模型。 218 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 完整的裝置可以設(shè)置在一個(gè)角的水平 圖2a所示。第一臂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和固定 這兩個(gè)臂保持垂直。第二臂 保持自由的在垂直方向移動(dòng)。第一，國(guó)家— terweights在位置添加（圖2A）平衡 在桶形和第二組合權(quán)重 臂組件。這導(dǎo)致了一個(gè)“'weightless“斗。 然后在位置B加配重的設(shè)置 “有效”桶的重量。由于ARM 2總是垂直 即使鉆機(jī)其他零角度，有效的斗 重量總是作用垂直向下（圖2C）。斗 重量為49.1 N，93.2 N，138.3 N和202.1 N使用。 當(dāng)桶拖在方向標(biāo)志— 復(fù)雜的，它也可以自由移動(dòng)在垂直方向 結(jié)果的有效桶的重量和力量 作用在顆粒。桶的底部邊緣 總是設(shè)置為平行于拖動(dòng)方向和伴侶— 材料的自由表面。這種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)類(lèi)似于一個(gè) 拉鏟挖土機(jī)的鏟斗，拖在拖動(dòng)方向 一組繩，但在所有其他自由度的運(yùn)動(dòng) 方向[ 2 ]。 彈簧加載的聚四氟乙烯刮用于密封的小 桶形和玻璃板之間的開(kāi)口。一個(gè) 力傳感器的設(shè)計(jì)和建造測(cè)量阻力 在斗力。一套應(yīng)變計(jì)粘貼到 其中鋼束位置如圖2a所示的。 四集的應(yīng)變計(jì)是用于測(cè)量力 拖動(dòng)方向。其他成分不 測(cè)量。力傳感器的標(biāo)定和 校準(zhǔn)的定期檢查，避免在測(cè)量漂移— 方法。鉆機(jī)的角度不是零，力傳感器 為零，在拖動(dòng)開(kāi)始。這種補(bǔ)償 forthecomponentofthebucketweightthatactedinthedrag 方向。桶的垂直位移測(cè)量— 確定一個(gè)線(xiàn)性可變差動(dòng)變壓器（LVDT） andusedasinputtothedemsimulation。inboththeexper— imentsandthedemsimulationsthebucketwasgivenadrag 10毫米的速度？1。在桶形尺寸 在圖2b所示。 本研究采用玉米粒。雖然玉米 谷物不實(shí)際的土壤，羅蘭[ 2 ]發(fā)現(xiàn)種子 顆粒是適合的實(shí)驗(yàn)測(cè)試和密切 像自然土壤流入拖桶。 4。數(shù)字高程模型參數(shù)和數(shù)值模型 圖3顯示測(cè)量的晶粒尺寸范圍 和等效DEM晶粒。正態(tài)分布 在尺寸范圍被用來(lái)創(chuàng)建 成群的粒子。團(tuán)塊可以形成加入 兩個(gè)或兩個(gè)以上的顆粒（在3D的2D和球盤(pán)） 在一起形成一個(gè)剛性粒子，即粒子包括 在叢保持固定距離彼此 17。一叢內(nèi)顆?？梢灾丿B的任何程度的影響 和接觸力之間是沒(méi)有這些粒子產(chǎn)生— 克萊斯。簇不能打破在模擬無(wú)論 作用于他們的力量。模型中的20000–30000 用成群粒子。 校準(zhǔn)過(guò)程，在另一篇文章，是 開(kāi)發(fā)的無(wú)粘性材料。顆粒大小，形狀 從物理測(cè)量和密度確定。 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn) 要確定材料的內(nèi)耗angleandstiffness 分別。這些測(cè)試都重復(fù)利用數(shù)值 不同的顆粒摩擦系數(shù)的DEM模型— cientsandparticle thecombinationofshear剛度值。 testandcompressiontestresultscouldbeusedtodeterminea 獨(dú)特的顆粒摩擦顆粒剛度值， 表1。 θ 一個(gè) 阻力的方向 方向 垂直運(yùn)動(dòng) 第二臂 第一臂 B 力傳感器 100毫米 200毫米 150毫米 最大音量 35毫米 45° WB?COSθ WBθ θ 配重 一個(gè) B C 圖2。實(shí)驗(yàn)裝置。 5 9 8 12 5 6 4 5 3 6 2.5 - 4.5 1.5 - 3 3 5 一個(gè) B 圖3。（一）物理晶粒尺寸和（b）DEM晶粒模型。 尺寸（mm）。 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 219 在軟件PFC2D，所謂的墻，用 建立結(jié)構(gòu)。該試驗(yàn)臺(tái)及桶，同 尺寸與實(shí)驗(yàn)，建立了墻。的 壁是剛性的，按照規(guī)定的翻譯運(yùn)動(dòng)— 傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度。力和彎矩 墻壁上不影響墻壁的運(yùn)動(dòng)。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)不斷的速度 10毫米的？1應(yīng)用而垂直位移 測(cè)定。豎向位移的影響 由兩臺(tái)的角度和有效的桶的重量。一個(gè)典型的— iCal結(jié)果如圖4所示。除了最初的過(guò)渡— 化，垂直速度幾乎是恒定的，對(duì)于一個(gè)給定的 安裝程序，并在桶的重量增加。在 DEM模型，牽引速度為10毫米的？1 和測(cè)量的垂直位移被讀取 數(shù)據(jù)文件和應(yīng)用于斗。 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)建立pfc2dwere用來(lái) 獲取并作用于個(gè)人的墻壁的時(shí)刻的力量 桶上的作為一個(gè)整體。鉆機(jī)以外的角度 零，鉆機(jī)是保持水平但重力組成— 進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)置。 5。結(jié)果與討論 很難使定量的比較方面— ING的流動(dòng)模式。當(dāng)比較材料的自由 表面，但是做一些比較。無(wú)花果。 5和6顯示材料流入桶 H = 0臺(tái)角度？和H = 20？，分別。當(dāng)COM— 配對(duì)材料的自由表面的形狀，仿真— 并能預(yù)測(cè)在一般的形狀 灌漿初期。模擬但未能 準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)材料的自由表面在最后 階段的填充。 曲線(xiàn)進(jìn)行擬合實(shí)驗(yàn)的自由表面和 覆蓋在圖的數(shù)值結(jié)果。5和6。馬克斯— 兩個(gè)自由表面之間的不利差異（堆 高度）是沿垂直的方向測(cè)量 在拖動(dòng)方向。兩個(gè)測(cè)量，一 在數(shù)字高程模型的預(yù)測(cè)更高的堆高度，和一個(gè) 測(cè)量在數(shù)字高程模型的預(yù)測(cè)下堆高度。 的價(jià)值和在他們的位置的測(cè)定 在數(shù)據(jù)顯示。以虛粒子 尺寸為10 mm，數(shù)字高程模型準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)堆高度 在1.5–4.5顆粒粒徑 新!為您提供類(lèi)似表述，查看示例用法： 分享到 翻譯結(jié)果重試 抱歉，系統(tǒng)響應(yīng)超時(shí)，請(qǐng)稍后再試 · 支持中英、中日在線(xiàn)互譯 · 支持網(wǎng)頁(yè)翻譯，在輸入框輸入網(wǎng)頁(yè)地址即可 · 提供一鍵清空、復(fù)制功能、支持雙語(yǔ)對(duì)照查看，使您體驗(yàn)更加流暢 7顯示了典型的阻力結(jié)果— 及模擬。在阻力大的跳躍 在開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)中觀察到的最 的運(yùn)行和無(wú)法解釋?zhuān)枰M(jìn)一步的 調(diào)查。從這個(gè)結(jié)果，很明顯，DEM 模型捕獲的阻力的一般趨勢(shì)，但它的前— 預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值。在 800毫米的完整的阻力，該模型預(yù)測(cè)力 這是15–50 N低于測(cè)量力。在 端阻力的誤差為20%。摩擦力 之間的聚四氟乙烯刮和玻璃板電極— 確定在運(yùn)行無(wú)糧。這種摩擦力是子— 提取從測(cè)得的阻力。摩擦力 谷物和側(cè)面板之間也有 對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。這些摩擦力 不可測(cè)量的或包含在2D DEM模型 和可能的原因，該模型預(yù)測(cè)的低阻力 軍隊(duì)[ 6 ]。 阻力的能量被定義為在阻力面積 力–位移曲線(xiàn)。利用不同的鉆機(jī) 角H和有效的桶重量WB，拖累能源 e700up到700毫米的位移是在圖8的比較。 第一次觀察，我發(fā)現(xiàn) 增加有效桶的重量，對(duì)于一個(gè)給定的鉆機(jī)角 H，在所需的能量線(xiàn)性增加的阻力。一個(gè) 近的調(diào)查顯示，在桶的增加 重量，斗被迫進(jìn)入更深的材料 這導(dǎo)致了較高的阻力相比， 用較少的量桶。 第二觀察，可以是一個(gè) 在鉆機(jī)角增大，有阻力的能量減少。 有效的桶的重量WB的行動(dòng)總是垂直 表1 摘要玉米性能參數(shù)和DEM。 宏觀性能 測(cè)量 DEM 內(nèi)摩擦角 23？ 24？ 休止角 25±2？ 24±1？ 堆積密度 778公斤米？3 778公斤米？3 密閉的體積彈性模量 1.60 MPa 1.52 MPa 鋼的摩擦材料 14？ 14？ 校準(zhǔn)的DEM的特性 顆粒剛度，KN = KS 450 kN / m \\\ 粒子密度，QP 855公斤\\\／m3 顆粒摩擦系數(shù)，L 0.12 其他性能 阻尼，C 0.2 模型寬度 0.2米 0 100 200 300 400 500 拖動(dòng)位移[毫米] 600 700 20 40 60 80 100 垂直位移[毫米] 120 WB = 202.1 N 138.3 N 93.2 N 49.1 N 圖4。與H = 10斗測(cè)量垂直位移？和 四值的有效桶的重量法。 220 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 向下（圖2C），正常的力推 桶的材料是由WB？COS（H）。因此，與 在鉆機(jī)角的增加，在正常的減少 力推進(jìn)料桶。這導(dǎo)致了 在阻力減少，從而在減少 把能量，相比，使用一個(gè)較低的平臺(tái)的結(jié)果 角。DEM模擬能夠捕捉到創(chuàng)— 艾萊依的趨勢(shì)，但它預(yù)測(cè)阻力的能量低于 測(cè)量。這樣做的原因是，預(yù)測(cè)阻力 軍隊(duì)太低，由于摩擦的排除 谷物與玻璃面板之間的力量。它會(huì)， 然而，仍然可以使用的模擬結(jié)果 定量充填優(yōu)化。利用仿真結(jié)果可以確定 有多少力被施加在每個(gè)的 桶的部分。圖9桶分為六 部分。該圖表表明，作為總阻力的比例 力，對(duì)每一部分的力量。從一開(kāi)始 為200毫米的位移（25%的總位移— MENT）總力作用主要在唇和BOT— 湯姆節(jié)。材料開(kāi)始流入桶， 其他部分發(fā)生作用，第一內(nèi)曲線(xiàn) 最后的前部。小于5%的力 作用在上部。這是遠(yuǎn)小于底 第（30%）。這樣做的原因是，里面的物質(zhì) 鏟斗相對(duì)斗小運(yùn)動(dòng)顯示 圖5。充填結(jié)果與鉆機(jī)角H＝0？。 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 221 在頂部的壓力是由于 水桶內(nèi)的材料的重量。在底部 段，壓力是由于組合的重量 斗內(nèi)料桶的重量 本身。在整個(gè)灌漿過(guò)程的30%，20– 拖曳力的唇上。這表明，設(shè)計(jì) 嘴唇和牙齒是很重要的。這是眾所周知的 唇的\\\ /牙齒的長(zhǎng)度和角度的攻擊是非常重要的 影響充填[ 2 ]因素。羅蘭[ 2 ]利用混合物的小米，豌豆和 他在2D試驗(yàn)臺(tái)的玉米。的填充行為的觀察— 我們的領(lǐng)導(dǎo)理論的發(fā)展，介紹了 流量特性和模式的物質(zhì)進(jìn)入 斗。羅蘭[ 2 ]命名這一概念的剪切帶 理論。他觀察到一定的剪切平面（斷裂） 不同的物料運(yùn)動(dòng)的政權(quán)之間形成。這些 剪切面改變方向和位置依賴(lài) 在初始安裝和在填充Pro的不同階段— 過(guò)程本身。廣義的原理如圖10所示。的 不同的流動(dòng)區(qū)域，如通過(guò)羅蘭茲[ 2 ]命名，是不可或缺的— 位于圖。該材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 對(duì)斗是由箭頭表示。 原始材料仍是原狀直到 最后的第三的阻力在這'bulldozing”發(fā)生。 最初的層流流入桶中 第一第三的阻力（圖10a）。加入一定的后 的距離，該層未在坎和隨后 成為固定的尊重的斗 圖6。充填結(jié)果與鉆機(jī)角H＝20？。 222 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 其余的阻力（圖10B和C）。在陡峭的阻力 角度，材料的流動(dòng)更加迅速朝后 因?yàn)樵黾拥囊υ?。這種效應(yīng) 通過(guò)對(duì)比可以看出無(wú)花果。5和6。 在層流層成為固定的，一個(gè)新的區(qū)域， 主動(dòng)流區(qū)，發(fā)展（圖10）。在這個(gè)區(qū)域，該 材料主要是在垂直位移 方向。積極挖掘區(qū)位于齒 斗唇。這個(gè)地區(qū)發(fā)展為材料開(kāi)始 該INI失敗后進(jìn)入桶和尺寸增加— TiAl層。在這個(gè)區(qū)，原始材料的失敗 要么流入桶為層流層的部分 在第一部分的填充或移動(dòng)到活動(dòng)流程 區(qū)在后一部分填充。 恒載，已從“實(shí)況”材料造成的 主動(dòng)流動(dòng)區(qū)增加，在最初的層流 層。在最初的層流層的一些材料失敗 并開(kāi)始形成的恒載的部分（圖10）。在 實(shí)驗(yàn)，而材料是流動(dòng)的，明確的 斷裂或剪切線(xiàn)可以觀察到這里。一個(gè) 在拖動(dòng)角增大，積極挖掘區(qū)和活躍的流 區(qū)往往加入到一個(gè)連續(xù)的帶。 100 200 300 400 500 600 700 800 0 實(shí)驗(yàn) 模擬 250 200 阻力[N]. 150 100 50 在拖動(dòng)方向[毫米]位移 圖7。典型的桶拖曳力與鉆機(jī)角H＝10？和一個(gè)桶 重量WB = 138.3。 θ= 0°θ= 10° θ= 20° 實(shí)驗(yàn) 模擬 40 40 220 200 180 160 140 120 WB [η] 100 80 60 50 60 70 80 100 120 110 90 e700 [ J ] 圖8。斗阻力能e700as斗的重量wbfor功能 不同的鉆機(jī)角度H. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 位移[毫米] 阻力比 前 內(nèi)曲線(xiàn) 頂部 唇 底 外曲線(xiàn) 唇 頂部 底 前 內(nèi)曲線(xiàn) 外曲線(xiàn) 圖9。斗阻力分布與H = 10？。 積極挖掘區(qū) 最初的層流層 積極挖掘 區(qū) 最初的層流層 活動(dòng)流程 區(qū) 處女 材料 積極挖掘 區(qū) 靜載荷 活動(dòng)流程 區(qū) 最初的層流 層 切變線(xiàn) 切變線(xiàn) 切變線(xiàn) 靜載荷 切變線(xiàn) 原始材料 處女 材料 B C 一個(gè) 10。剪切帶的理論根據(jù)羅蘭茲[ 2 ]。 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 223 應(yīng)當(dāng)指出的是，圖10顯示的三個(gè)階段 充型過(guò)程的，但在現(xiàn)實(shí)中有一個(gè)漸進(jìn)的轉(zhuǎn)變— 從一個(gè)階段到下一個(gè)位置。還應(yīng)注意的 這是一個(gè)廣義的理論會(huì)有變化 結(jié)果時(shí)，不同的材料和幾何斗— 嘗試使用。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩個(gè)明確的切變線(xiàn) 可以觀察到。一個(gè)擴(kuò)展的尖端 唇上的自由表面。這是名為切削 線(xiàn)。第二行是一個(gè)最初的層流之間 層與恒載，稱(chēng)為恒載剪切線(xiàn)。 利用DEM和調(diào)查的流動(dòng)區(qū)域 進(jìn)一步的，下面的程序設(shè)計(jì)。斗 是通過(guò)物質(zhì)的'paused”之后的每一個(gè)感動(dòng) 100毫米。每個(gè)粒子的位移矢量進(jìn)行 設(shè)置為零后，斗了進(jìn)一步 10–15毫米位移（1–3粒長(zhǎng)度）。PAR— 顆粒位移比PDR的比率被定義為 粒子的絕對(duì)位移向量的大小 斗的絕對(duì)位移矢量的大小。 顆粒，然后根據(jù)他們的個(gè)人色彩— UAL PDR值。PDR等于團(tuán)結(jié)意味著平價(jià)— 顆粒與鏟斗運(yùn)動(dòng)。結(jié)果顯示在 圖11。這實(shí)際上是在一個(gè)平均的速度比 短周期。 由剪切帶理論預(yù)測(cè)的流動(dòng)制度 在圖上顯示。三圖片對(duì)應(yīng) 圖11。流動(dòng)區(qū)域采用粒子–桶位移比。 224 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 對(duì)三幅圖10給出。在位移 100毫米，積極挖掘區(qū)清晰可見(jiàn) 6例PDR＜0.65 0.40。最初的層流層移動(dòng)到 0.10 6例PDR＜0.25桶。這相當(dāng)于 在圖10A所示的流區(qū)。 500毫米后，積極的“V”形特征 流區(qū)可以看到PDR＜0.25 0.10 6。雖然 PDR是相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)，位移— nantly在垂直方向。積極挖掘區(qū)仍然是 目前，在桶的后面，最初的層流 層開(kāi)始變得相對(duì)固定的桶。 這是由PDR值增加可見(jiàn) 桶的后面。這相當(dāng)于在流 圖10B顯示區(qū)。 在800毫米的死載荷的存在切變線(xiàn) 清晰可見(jiàn)。當(dāng)比較圖10c，活動(dòng)流程 區(qū)和主動(dòng)挖掘帶不能區(qū)分 靜載荷。這樣做的原因是，在一個(gè)桶取代— 800毫米，推土作用大，超過(guò)— 其他流動(dòng)區(qū)域的陰影。 吊鏟抓斗的優(yōu)化是非常重要 力和能量要求和周期時(shí)間。在一些 這將有利于填補(bǔ)水桶中的應(yīng)用 利用能量最小金額。在其他的應(yīng)用— 問(wèn)題，這將有利于填補(bǔ)水桶一樣快 盡可能減少周期時(shí)間[ 1 ]。探討補(bǔ) 率，從實(shí)驗(yàn)圖像被在不同的 填充材料的階段，數(shù)字化的輪廓，和 材料體積內(nèi)斗和計(jì)算 表示為最大鏟斗容積百分比。 0.0146 m3is定義在最大斗容 圖2b。利用DEM的結(jié)果，同樣的程序 然后，比較的結(jié)果。 圖12顯示了使用三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果— 耳鼻喉科鉆機(jī)角度。桶填充百分比作圖 在桶桶位移長(zhǎng)度。在 拉索行業(yè)，目標(biāo)是讓桶完全 填充2–3桶的長(zhǎng)度。隨著鉆機(jī)的增加 角從0？10？，有輕微的增加，填充百分比— 時(shí)代的最后階段充填。這是由于 事實(shí)上，當(dāng)材料受到干擾，它更加容易地流動(dòng) 到桶。當(dāng)鉆機(jī)的角度進(jìn)一步增加 20？有，然而，在填寫(xiě)百分比下降。毛皮— 有調(diào)查表明，鉆機(jī)角的增加， 桶位移到材料少。它有 已經(jīng)表明，垂直于材料的力 表面是由WB？COS（H）。因此，與增加 在鉆機(jī)的角，分力迫使斗 挖，減少。當(dāng)這個(gè)分力減小， 在斗到材料的穿透深度 減少和鏟斗較少的材料。什么時(shí)候 斗勺較少的材料，在填充減少 百分比。 實(shí)驗(yàn)和DEM填的比較 百分比是在圖13概述。使用三臺(tái) 角H＝0？10？30？和兩個(gè)有效的斗 權(quán)重WB = 49.1 N和138.3 N，填充率 在100，200，300的位移計(jì)算，400， 500，600和700毫米。42個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的繪制 而兩線(xiàn)表明，在所有情況下，除了 兩個(gè)，DEM的結(jié)果均在6%的實(shí)驗(yàn)±— 結(jié)果心理。 在實(shí)踐中，鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)阻止大多數(shù) 該材料脫落時(shí)斗脫離。 這一原則在圖14所示，在結(jié)束 它的位移，桶被抬出的材料 保持在鉆機(jī)角。鏟斗定位的影響 顯然，桶的材料的數(shù)量 持有。再次，示出實(shí)驗(yàn)的自由表面輪廓 基于DEM的結(jié)果與H = 0的好協(xié)議？對(duì)。 H = 20？，DEM模型預(yù)測(cè)額外的材料 這個(gè)桶可以由不同的解釋后面— 在最后的填充狀態(tài)，如圖6的位移 800毫米。 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 位移[桶長(zhǎng)度] 桶填充% θ= 0° θ= 10° θ= 20° 圖12。桶填充率為斗位移函數(shù) 不同平臺(tái)的角度。 θ= 0°，WB = 49.1 N θ= 10°，WB = 49.1 N θ= 20°，WB = 49.1 N θ= 0°，WB = 138.3 N θ= 10°，WB = 138.3 N θ= 20°，WB = 138.3 N 10 20 30 實(shí)驗(yàn)% 40 50 60 0 10 20 30 40 仿真% 50 60 6% 6% 圖13。實(shí)驗(yàn)和DEM的填充百分比的比較。 C.J.庫(kù)切，d.n.j. ELS \\\ /雜志46（2009）217–地面227 225 6。結(jié)論 本文的主要目的是為了證明 如何準(zhǔn)確地離散元方法可以預(yù)測(cè) 挖掘機(jī)鏟斗填充過(guò)程。流動(dòng)模式 進(jìn)料桶，阻力斗力 由于材料的相互作用，能量要求和 桶填充率進(jìn)行比較的實(shí)驗(yàn)觀察— 及測(cè)量。這項(xiàng)研究是有限的，共同的— sionless粒狀材料和二維模型。 本文的結(jié)論是： 1。比較材料的自由表面，DEM精度— 特征模型的材料流到桶中 填充的初始階段。在填充后階段— ING DEM，然而，無(wú)法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)伴侶— 材料的自由表面。 2。數(shù)字高程模型可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)在桶的總趨勢(shì) 拖曳力。在800 mm的DEM完整的阻力 預(yù)測(cè)阻力15–50 N低于測(cè)量 價(jià)值觀。測(cè)得的最大阻力250 N 而DEM預(yù)測(cè)最大牽引力200 N. 3。數(shù)字高程模型無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)阻力的能量。的 總的趨勢(shì)是正確的，它表明，然而 拖動(dòng)能量呈線(xiàn)性增加的增加 桶的重量。 4?；贒EM的結(jié)果，在20%和30%之間 上嘴唇總斗力的作用。與當(dāng)前的 這無(wú)法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置。 5。DEM結(jié)果表明良好的協(xié)議與剪切 能帶理論?；诙ㄐ员容^，DEM 可以預(yù)測(cè)的初始層的位置， 積極挖掘區(qū)，主動(dòng)流動(dòng)區(qū)和靜載荷。 6。DEM模型，采用不同的角度和斗鉆機(jī) 權(quán)重，能夠預(yù)測(cè)的材料的體積內(nèi) 準(zhǔn)確地±6%桶。 工具書(shū)類(lèi) [ 1 ] esterhuyse SWP。幾何上的影響拖桶灌裝 性能。碩士論文機(jī)械工程，大學(xué)。 斯泰倫博斯，Stellenbosch，南非1997。 [ 2 ]羅蘭茲JC。拉鏟挖土機(jī)的鏟斗填充。博士論文，大學(xué) 昆士蘭昆士蘭澳大利亞1991。 [ 3 ] poschel saluena T，C，魚(yú)和縮放屬性的顆粒 材料。Review E 2001:64。 [ 4 ] poschel saluena T，C，魚(yú)和縮放屬性的顆粒 材料。維梅爾：PA，迪伯爾斯S，埃勒斯W，赫爾曼HJ， 瀘定，藍(lán)姆E，編輯。連續(xù)和不連續(xù)的模擬 粘性摩擦材料。柏林：斯普林格；2001。173頁(yè)–84。 [ 5 ]克利里PW。拖桶灌裝。數(shù)學(xué)ENG IND 1998； 7（1）：1–24。 [ 6 ] Hawkins J，澤波夫斯基，trampczynski W研究 在挖掘過(guò)程中采用挖掘機(jī)斗模型效率。 2004 J terramech；40:221–33。 [ 7 ]德超Z，優(yōu)素福Y.動(dòng)態(tài)模型的刀片切削土壤 齒。J terramech 1992；29（3）：317–27。 [ 8 ]伊巴拉SY，mckeys E，布勞頓RS模型的應(yīng)力分布 在粘性土的耕作產(chǎn)生開(kāi)裂的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。 2005 J terramech；42:115–39。 [ 9 ] onwualu AP，瓦KC。草案和垂直力得到 飛機(jī)動(dòng)態(tài)切削土壤耕作工具。土壤水庫(kù)1998到48： 239–53。 [ 10 ]奧斯曼女士的土壤切削刀片的力學(xué)。農(nóng)業(yè)工程研究 1964；9（4）：313–28。 [ 11 ]斯威克WC，perumpral合資。預(yù)測(cè)土壤–工具交互模型— 和灰。J terramech 1998；25（1）：43–56。 [ 12 ] Hawkins J，澤波夫斯基A.實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化的土壤 挖掘過(guò)程。2002 J terramech；39:161–79。 [ 13 ]太沙基K.理論土力學(xué)。紐約威利1943。 圖14。在最大持水量斗取向的影響。 226 C.J.庫(kù)切，d.n.j. 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