挖掘機的案例
挖掘機機臂的疲勞壽命計算
來源：正脈科工
1.問題的描述
如圖1給出了挖掘機機臂的三維模型，該模型由機臂和支撐銷軸組成。
圖1 挖掘機機臂的三維模型
2.模型的材料
機臂的材料為結構鋼，銷軸和機臂孔之間的摩擦系數為0.3。
3.邊界條件（工況）
如圖2所示給出了挖掘機機臂的載荷示意圖，F1=6E5N，erfa=15度，F2=5E5N，beita=10度，完全固定約束銷軸的外側面。
圖2 挖掘機機臂的載荷工況
4.計算結果
圖3 挖掘機機臂的總體變形云圖
圖4 挖掘機機臂的等效應力云圖
圖5 挖掘機機臂的安全系數云圖
圖6 挖掘機機臂的接觸壓力云圖
圖7 挖掘機機臂的壽命云圖
圖8 1E4次循環后的損傷云圖
展開 挖掘機多體動力學仿真
圖16 斗桿質心速度曲線
07
總結
本案例為工程機械領域機械機構運動仿真，模擬挖掘機挖掘、卸載及復位整個循環過程的運動動作，為挖掘機機構設計及液壓缸參數設計提供依據，驗證了INTESIM-FMBD軟件處理復雜工程機械多體動力學仿真能力。后續，我們將在挖掘機全剛體模型的基礎上，對挖掘機動臂進行柔性化，進行基于INTESIM-FMBD軟件的剛柔耦合多體動力學仿真，分析挖掘機動臂動態應力變化。另外，通過我方軟件提供的控制模型接口，可以進一步實現虛擬樣機下的動力學與控制聯合仿真。
文章來源：英特仿真INTESIM
展開 百度要造無人挖掘機？藍翔怎么辦？
11月1日，2018百度世界大會上百度董事長李彥宏演示了百度將AI技術賦能挖掘機的成果。
百度挖掘無人機
李彥宏在2018百度世界大會現場提問“挖掘機技術哪家強”，隨后在視頻中亮相的無人自主挖掘機令從17年從業的挖掘機老手都忍不住點贊。他表示，無人自主挖掘機不僅可以大幅度降低人力成本、提升工程收益，更將解放人力、激活產業。
無人自主挖掘機裝備多目感知與強化學習，能實現最優自動作業，裝載車基于自動駕駛實現自動卸載，據悉無人自主挖掘機屬于百度工程機械智能化方案產品之一。
看到工地上揮舞長臂的無人挖掘機，現場網友更是直呼：藍翔技校要關張了！
展開 基于Inspire的液壓挖掘機中部平臺主梁拓撲優化設計
王冰冰，姜 洋 （大連海洋大學 應用技術學院，遼寧 大連 116300）
摘要：以挖掘機中部平臺主梁為研究對象，構建剛度、靜態強度優化模型。以減重 5％作為優化的目標函數，使用 Inspire 拓撲優化設計工具，對中部平臺進行拓撲優化。研究發現，該方法可有效地降低中部平臺主梁的質量，對其他機械類產品輕量化設計具有一定的指導意義。
目前， 液壓挖掘機廣泛應用于各種土石方施工，優化挖掘機的結構設計，提升挖掘機整機的工作性能成為亟待解決的問題。中部平臺的主梁是與工作裝置連接的主要承載結構，占中部平臺質量的1/3 左右。 主梁的重量過大，會降低挖掘機的工作效率及機身穩定性。挖掘機的作業條件相對較為惡劣，工作形式較為復雜，非合理的輕量化，會使主梁出現疲勞損壞。采用拓撲優化理論作為輕量化設計的研究基礎，通過有限元分析模擬迭代求解，實現對主梁合理輕量化設計，為機械類產品的輕量化研究提供參考。
1 拓撲優化理論基礎
拓撲優化是指在確定的設計區域內尋求材料的 最佳布置，使結構在指定的設計區域內有最佳的剛度分布形式或最佳傳力路線，以此來優化結構的某些性 能或減輕結構質量。目前，對深入到連續體拓撲優化問題的求解，涉及到的原理主要是退化原理和進化原理。 前者常用的數值求解方法包括均勻化法、懲罰密度法（變密度法）和變厚度法；后者包括遺傳算法等。 拓撲優化程序見圖 1。
圖 1 拓撲優化框圖
2回轉平臺模型及有限元分析
2.1模型建立
利用三維軟件 Pro / E 建立研究對象的三維模型。 為提高分析結果的精準度，在建模過程中忽略倒角及小孔的影響，然后導入有限元分析軟件。
展開 
園林綠化專用 行動靈活更皮實——SY16C迷你挖掘機測評
近年來，小型挖掘機，尤其是迷你挖掘機在市政工程、農田水利等施工中發揮了越來越顯著的優勢，為節省人力、物力做出了較大貢獻，在狹窄的工作空間內能夠最大限度發揮其生產能力。
對于中國工程機械行業而言，三一小型挖掘機已經成為了暢銷的明星產品，其中推出的全新園林綠化專用挖掘機——SY16C行動靈活，皮實耐用，最重要的是能省油的好機器，詮釋了最小微型挖掘機性能特點——挖掘工作穩定可靠、配置高，性能優越，油耗低，外觀漂亮，用途廣。
適合范圍
蔬菜大棚的土地疏松，市政部門的園林綠化、果園苗圃栽樹挖坑，混凝土路面破碎，砂石料攪拌，狹小空間的施工作業，使用快速更換接頭，降低維護和作業成本，提高機械化程度，投資小，回報高。如今，此款產品三一與中國工程機械商貿網合作，采用網絡直銷模式，售價僅15.8萬，更有多重好禮相送。
專供動力 高效節能
在動力系統方面，三一挖掘機采用三一專用洋馬EPA INT環保發動機、CASAPPA主泵、Walvoil主閥、NACHI回轉、NACHI行走，配置均為同級別中的佼佼者。原裝進口發動機匹配負載敏感液壓系統，結合自主研發的功率匹配調試技術，SY16C將迷你挖掘機高效節能發揮到了極致。
同時，SY16C采用獨創的SLSS液壓系統，實現了發動機與主泵的完美匹配，能最大程度的利用發動機的輸出功率，油耗更低，提升作業效率。
加強型設計 性能更穩定
作為迷你挖掘機代表，SY16C卻再各部件進行了加強設計，加強型工作裝置及高強度回轉平臺，整機性能更穩定;加強型工作裝置和車架，基于ANSYS平臺，優化結構，減少應力集中，平均壽命延長30%。
SY16C挖掘機的鏟斗底部設計有漏水孔，斗齒設計了三個，用料是非常充足的。
展開 MBSE建模應用案例和實踐經驗：挖掘機傾覆解決方案（工業設備行業MBSE方法實踐）
概述：
我國復工復產復商復市全面推進，生產需求持續改善，新舊基建項目逐步建設開工，2020前5個月，全國挖掘機累計產量153289臺，同比增長14.7%。挖掘機產量大幅增長的背后是工業設備系統復雜性的提升，應對不同的工作環境，對挖掘機的安全性、可靠性要求也愈發嚴格。
挖掘機等工業設備如何有效的針對市場需求來進行產品設計及品質提升，快速驗證產品對需求的響應覆蓋是各大廠商關注的重點。如果在設備設計階段引入基于模型的系統工程（MBSE）方法，明確設備各個系統關鍵功能設計過程中的需求針對性，便捷追蹤，實現架構的正向設計全過程。
本文以挖掘機的“智能穩定系統”為例，基于達索系統3DEXPERIENCE平臺，通過RFLP系統工程架構，辨識市場反饋的挖掘機安全規范和需求、進行功能分析及邏輯架構設計，建立符合用戶需求的仿真模型，進行需求、功能、邏輯架構、系統仿真、物理設計等模型的關聯追溯，可以有效地支持面向市場需求進行產品研制的過程。
展開 農村青年自造挖掘機，只為給村里修條好路
讓我們一起來看看我大天朝的一位牛人，他用自己的雙手創造了一輛挖掘機。
這位牛人人稱小武，是四川省某個山區的村民，因所在的山區險峻，與外界的聯系很麻煩，即使有資源也沒人愿意來這里投資發展，因為要來這里發展需要投入很大一筆資金來修筑公路。而在險峻的山區連本地人干活都有諸多不便，在這種條件下，反倒是激發了小武的不服輸的心，下定決心要為村民做點事。
他決定要造一輛挖掘機來減輕村民的工作負擔，經過3個多月的不懈努力，他用自己的雙手造出了一輛挖掘機，這是一輛微型的挖掘機，大家看是不是特牛，雖然小，但一般挖掘機能做的它都可以實現。藍翔學校聽聞此事后還邀請小武去學校深造。
這是小武手繪的圖紙，不但創造力滿分，這繪畫手藝也是可以的，挖掘機只是他設計制造出來的機器之一，別的機器在這里就不一一介紹了。
老一輩的村民對小武的挖掘機很好奇，而小武也很耐心的為他們講解。小編非常佩服這位創造力和動手能力很強的小武，希望他們以后的生活能越來越好。
文章來源：工程機械與維修/網絡
展開 案例19 挖掘機臂裝配體的瞬態動力學分析
本案例使用挖掘機臂裝配體來演示多體系統的瞬態動力學分析。
主要應用了下列技術和能力：
• 在建模中定義連接副，剛體部分和柔性體部分
• 減輕由于不合適的連接定義造成的過約束
• 使用模態綜合法（Component mode synthesis，CMS）表示柔性體
本例也對于下列兩種情況使用瞬態動力學分析：
1. 某些部分是柔性的，剩余部分是剛性體
2. 柔性體使用CMS超單元建模
簡介
多體系統是零件的裝配體，其中某些零件或所有零件彼此互相移動。這些裝配體可能簡單或者復雜，也可能都是剛體，或者一部分剛體一部分柔性體。這些零件由一組連接副定義的運動容許約束建模，從而互相約束。
常見的多體系統例子包括：陸地運輸系統、航空系統、航海系統和機器人系統。
多體系統的組件可能存在有限應變的影響和大位移和/或大轉動。
一個多體系統的動態分析需要理解各部分之間的互相影響，評估部件內部的應力和變形場，和計算關鍵部件的疲勞壽命。
問題描述
挖掘機臂裝配體如下圖所示，翻斗上附加了500kg的質量來模擬翻斗承擔的載荷。
挖掘機裝配體的各種部件通過節點互相連接，兩個活塞缸裝置的啟動導致車架、臂和連桿移動，從而也使翻斗移動。整個系統基本上有兩個自由度。
車架、臂、連桿和翻斗的移動依賴于兩個自由度，本問題中，挖掘機臂的移動被限制為面內移動。
多體系統的瞬態動力學分析包含下列內容：
1. 第一個分析假設連接桿為柔性的，其他所有部分為剛體，柔性部分使用三維有限元建模。
2. 第二個分析是第一個分析的變化，柔性連接桿現在建模為CMS超單元。
展開 小松開發出無人駕駛挖掘機及自卸車 可通過5G配合使用
近日，日本機械設備商小松(Komatsu)開發出無人駕駛挖掘機及自卸車，利用人工智能(AI)技術配合攝像頭及傳感器，可在環境復雜多變的城市地盤中運作。小松正在為該挖掘機及自卸車進行實證試驗，力爭盡早投入實際應用。
▲小松無人駕駛挖掘機及自卸車，可配合使用。(Komatsu官網圖片)
小松本次開發了兩款作業車，一輛為挖掘機，一輛為履帶式自卸車。挖掘機通過攝像頭等探測障礙物，并以AI分析圖像，也可識別位置、自行進行挖掘工作。至于履帶式自卸車，可自行將砂土運往指定地點，一旦探測到人等障礙物便會停駛。兩款作業車可配合使用，挖掘機前往挖土，自卸車前往接載砂土。
小松早于2008年已把無人自卸卡車，于南美的銅礦上投入應用。相比有人駕駛，運輸成本可減少15%。由于礦山可由控制塔預先設定行駛路線，反觀市區的建筑工地相對復雜，無人駕駛的難度較大。
日本建造業近年面對勞工不足的問題，無人駕駛作業車或有助舒緩有關問題。小松現正與電訊商NTT DoCoMo聯合開發使用“5G”通訊技術，將來可透過遠程操控推土機施工。
展開 ANSYS workbench挖掘機靜力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習挖掘機的三維模型處理
2、學習挖掘機接觸相關的接觸設置
3、學習靜力學分析步的建立
4、學習挖掘機靜力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 挖掘機靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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ANSYS workbench 挖掘機多體動力學分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習挖掘機的三維模型處理
2、學習挖掘機接觸相關的接觸設置
3、學習多體動力學分析步的建立
4、學習挖掘機多體動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 挖掘機多體動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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『分享』基于ADAMS的挖掘機液壓系統仿真技術
對挖掘機液壓系統進行理論建模分析, 研究在ADAM S 中建立液壓系統仿真模型, 以及液壓系統和
機械系統動力學模型的關聯集成技術。進行基于機構動力學解算的挖掘機液壓系統仿真, 在空載和加載工況下進
行試驗和仿真分析, 通過對仿真與試驗數據的對比, 驗證了利用該方法建立的挖掘機液壓系統模型的精確性。
基于ADAMS的挖掘機液壓系統仿真技術.pdf
基于挖掘機案例的1D&3D耦合仿真解決方案網絡研討會預告
挖掘機的設計涉及多個學科領域，不僅包含機械結構和液壓作動系統，還包括控制系統，這些系統之間相互耦合，共同影響挖掘機整體性能。挖掘機產品的開發涉及眾多的技術領域，其中與數值仿真和CAE密切相關的核心學科領域包括結構有限元、多體動力學、疲勞耐久性分析、振動與聲學仿真、氣動/液壓等流體傳動系統級仿真、機電一體化分析、多學科協同仿真和多學科優化等。挖掘機的性能與這些學科之間具有錯綜復雜的關系，例如：在進行作業與執行能力分析時，需要將流體傳動系統模型與多體動力學模型結合起來進行機電液一體化仿真；在進行結構可靠性和耐久性分析時，需要綜合運用結構有限元、多體動力學與道路載荷及作業載荷分析、疲勞分析，甚至包括機電一體化分析等多種分析方法。
除了仿真分析各學科之間的復雜關聯關系之外，在仿真平臺的外圍還需要解決與CAD系統、試驗系統以及硬件在環仿真平臺之間的集成，因為在開展數值仿真過程中，需要調用CAD模型信息、來自于試驗的信息等，同時也可能需要開展仿真與試驗的相關性分析、硬件在環仿真方面的研究等。
在本次網絡研討會中，LMS技術專家將向您講解和展示LMS 1D&3D耦合仿真解決方案在挖掘機機電液聯合仿真中的應用。從而使您能夠全面了解到LMS 1D&3D耦合仿真解決方案的獨特功能和優勢，以及這些解決方案能夠如何幫助您的產品開發或研究工作。
展開 德國巨無霸bagger 258巨型輪斗挖掘機！地球上體型排名前幾的機械
多輪斗式挖掘機是近二三十年才發展起來的一種新型施工機械。國外制造商主要有美國CPE公司、美國尤尼里格設備公司和德國的克虜伯公司。多輪斗式挖掘機是一種效率和機械化程度較高的大型挖掘機械，它的生產率從每小時幾十立方米到上萬立方米。例如美國CPE公司的D-2500型多輪斗式挖掘機，自重150噸，功率1789.68kW，每小時可挖掘物料2500m3，相當于1萬名民工的工作量。其主要特點是機型緊湊、剛度好，能夠連續挖掘、自動裝卸、機動靈活;可對多種土壤?如軟土、壤土、硬土、凍土、四系的砂礫石砂壤土、三系和白堊系的巖性砂巖、砂礫巖、泥質巖、卵石及風化巖等巖石進行挖掘。
bagger258輪斗式挖掘機
bagger258由Lauchhammer公司建造，最早于1964年在東德投入使用，主要用于表面采礦。
這個怪獸級的挖掘機斗輪上擁有10個輪鏟，可以在煤炭層切入15米深度，每個輪鏟容量為1.5立方米，通過斗輪的旋轉可以連續不斷地進行開采。
整機長達171.5米，高達50米，重達3850噸，幾乎就是一個工廠，它通過履帶移動，移動速度為6米/分鐘。
由于只能在大型煤礦作業，再也沒有其它的用途，這個大家伙在2002年被遺棄，周邊長滿雜草。
2013年德國電力公司RWE對Bagger 258進行了為期90天的檢修，以便使其能適應未來需求。
檢修的范圍包括機械部件和電氣工程模塊，其中最大的亮點就是斗輪的更換——這個怪獸的牙齒。
斗輪重約110噸，直徑18米，被三部起重機吊離地面。
存在既有價值，只要存在大型礦區，他們就有延續生命的價值。
展開 AMESim仿真技術在小型液壓挖掘機液壓系統中的應用
005-AMESim仿真技術在小型液壓挖掘機液壓系統中的應用.part3.rar
005-AMESim仿真技術在小型液壓挖掘機液壓系統中的應用.part1.rar
005-AMESim仿真技術在小型液壓挖掘機液壓系統中的應用.part2.rar
