挖掘机的应力应变检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种挖掘机的应力应变检测方法。该挖掘机的应力应变检测方法包括以下步骤：获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据；获取部件的加载应力应变数据；以及根据实际自重应力应变数据与加载应力应变数据得到部件由于加载实际产生的应力应变数据。本发明的技术方案可以准确检测挖掘机部件在各工况下的应力应变分布情况。
【专利说明】挖掘机的应力应变检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械，具体而言，涉及一种挖掘机的应力应变检测方法。
【背景技术】
[0002]挖掘机一般都是在环境较为恶劣的区域作业，而挖掘机自身的结构特点，特别是挖掘机的长臂形作业装置增加了挖掘机结构受力的复杂性，所以掌握挖掘机的结构受力情况对于改进挖掘机具有十分重要的意义。要想掌握挖掘机的机构受力情况就必须全面掌握其在各个工况下，每个结构件的应力应变分布情况，而获取这些情况的前提就是建立一个标准的应力应变检测方法，通过该检测方法获取具有可对比性的数据，才能为结构改进设计提供可依赖的基础。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种挖掘机的应力应变检测方法，可以准确检测挖掘机部件在各工况下的应力应变分布情况。
[0004]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种挖掘机的应力应变检测方法，包括以下步骤:获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据；获取部件的加载应力应变数据；以及根据实际自重应力应变数据与加载应力应变数据得到部件由于加载实际产生的应力应变数据。
[0005]进一步地，部件包括挖掘机的下车、上车、动臂、斗杆和铲斗中的至少一种。
[0006]进一步地，获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据包括以下步骤:拆卸挖掘机并获取拆卸后部件的第一自重应力应变数据；将挖掘机组装成整机并将挖掘机设置成自重应力应变检测姿态；获取自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据；以及根据第二自重应力应变数据与第一自重应力应变数据的差值得到实际自重应力应变数据。
[0007]进一步地，自重应力应变检测姿态是指预设的挖掘机的工况姿态，在此工况姿态下挖掘机的油缸不动作，部件仅受重力作用。
[0008]进一步地，加载应力应变数据包括静态加载应力应变数据，获取部件的加载应力应变数据包括以下步骤:将挖掘机设置成与自重应力应变检测姿态相对应的静态加载应力应变检测姿态；获取静态加载应力应变检测姿态下部件不进行静态加载时的第一静态应力应变数据；获取静态加载应力应变检测姿态下部件进行静态加载后的第二静态应力应变数据；以及根据第二静态应力应变数据与第一静态应力应变数据的差值得到静态加载应力应变数据。
[0009]进一步地，静态加载应力应变检测姿态是指预设的挖掘机的工况姿态，在此工况姿态下仅对部件进行静态加载。
[0010]进一步地，根据实际自重应力应变数据与加载应力应变数据得到部件由于加载实际产生的应力应变数据包括以下步骤:根据静态加载应力应变数据与实际自重应力应变数据的差值得到部件由于静态加载产生的实际应力应变数据。[0011]进一步地，加载应力应变数据包括动态加载应力应变数据，获取部件的加载应力应变数据包括以下步骤:将挖掘机设置成与自重应力应变检测姿态相对应的动态加载应力应变检测姿态；获取动态加载应力应变检测姿态下部件不进行动态加载时的第一动态应力应变数据作为数据记录仪器零点值；获取动态加载应力应变检测姿态下部件进行动态加载全过程的第二动态应力应变数据曲线；以及根据第二动态应力应变数据曲线与第一动态应力应变数据的差值得到动态加载应力应变数据。
[0012]进一步地，动态加载应力应变检测姿态是指预设的挖掘机的工况姿态，在此工况姿态下仅对部件进行动态加载。
[0013]进一步地，根据实际自重应力应变数据以及加载应力应变数据得到部件由于加载产生的实际应力应变数据包括以下步骤:根据动态加载应力应变数据与实际自重应力应变数据的差值得到部件由于动态加载产生的实际应力应变数据。
[0014]应用本发明的技术方案，首先获取挖掘机部件的实际自重应力应变数据，然后获取该部件的加载应力应变数据，根据加载应力应变数据以及实际自重应力应变数据可以得到该部件由于加载产生的实际应力应变数据。根据上述方法得到的由于加载产生的实际应力应变数据能够为该部件在各个工况下的应力应变分析提供准确的参考数据，为挖掘机部件的结构设计与改进提供了可依赖的基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0016]图1示出了根据本发明的实施例的应力应变检测方法的原理示意图；
[0017]图2示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第一种自重应力应变检测姿态的示意图；
[0018]图3示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第二种自重应力应变检测姿态的示意图；
[0019]图4示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第三种自重应力应变检测姿态的示意图；
[0020]图5示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第四种自重应力应变检测姿态的示意图；
[0021]图6示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第五种自重应力应变检测姿态的示意图；
[0022]图7示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第六种自重应力应变检测姿态的示意图；
[0023]图8示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第一种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0024]图9示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第一种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0025]图10示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第二种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；[0026]图11示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第二种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0027]图12示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第三种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0028]图13示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第三种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0029]图14示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第四种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0030]图15示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第四种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0031]图16示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第五种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0032]图17示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第五种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0033]图18示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第六种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0034]图19示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第六种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0035]图20示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第七种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0036]图21示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第七种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0037]图22示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第八种静态加载应力应变检测姿态下未进行静态加载的示意图；
[0038]图23示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第八种静态加载应力应变检测姿态下进行静态加载后的示意图；
[0039]图24示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第一种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0040]图25示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第二种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0041]图26示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第三种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0042]图27示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第四种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0043]图28示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第五种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0044]图29示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第六种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0045]图30示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第七种动态加载应力应变检测姿态的不意图；
[0046]图31示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第八种动态加载应力应变检测姿态的不意图；
[0047]图32示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第九种动态加载应力应变检测姿态的不意图；
[0048]图33示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十种动态加载应力应变检测姿态的不意图；
[0049]图34示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十一种动态加载应力应变检测姿态下履带未翅起的示意图；
[0050]图35示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十一种动态加载应力应变检测姿态下履带翘起后的示意图；
[0051]图36示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十二种动态加载应力应变检测姿态下空斗检测的不意图；
[0052]图37示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十二种动态加载应力应变检测姿态下半载斗检测的示意图；
[0053]图38示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十二种动态加载应力应变检测姿态下满载斗检测的示意图；
[0054]图39示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十三种动态加载应力应变检测姿态下履带未翅起的示意图；
[0055]图40示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十三种动态加载应力应变检测姿态下履带翘起后的示意图；
[0056]图41示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十四种动态加载应力应变检测姿态下履带未翅起的示意图；
[0057]图42示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十四种动态加载应力应变检测姿态下履带翘起后的示意图；
[0058]图43示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十五种动态加载应力应变检测姿态的主视图；
[0059]图44示出了根据图42的仰视图；
[0060]图45示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十六种动态加载应力应变检测姿态的示意图；
[0061]图46示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十七种动态加载应力应变检测姿态的主视图；
[0062]图47示出了根据图45的仰视图；
[0063]图48示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十八种动态加载应力应变检测姿态的下车回转前的示意图；以及
[0064]图49示出了根据本发明的实施例的挖掘机的第十八种动态加载应力应变检测姿态的下车回转后的示意图。
【具体实施方式】[0065]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0066]如图1至图49所示，根据本发明的实施例，提供了一种挖掘机的应力应变检测方法，结合参见图1，该检测方法包括以下步骤:
[0067]SlOO:获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据；
[0068]S200:获取该部件的加载应力应变数据；以及
[0069]S300:根据实际自重应力应变数据与加载应力应变数据得到该部件由于加载实际产生的应力应变数据。
[0070]其中，挖掘机的部件包括下车、上车、动臂40、斗杆50和铲斗60中的至少一种。
[0071]上述数据通过应力应变片以及动态应变检测仪得出，检测前，将应力应变片粘贴在需要进行检测的部件上，根据部件在挖掘机各种工况姿态下的内部应力应变情况的变动，从而得出该部件内部应力应变的分布图，根据上述方法得到的由于加载产生的实际应力应变数据能够为该部件在各个工况下的应力应变分析提供准确的参考数据，为挖掘机部件的结构改进提供了可依赖的基础。
[0072]优选地，SlOO:获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据包括以下步骤:
[0073]将挖掘机进行拆卸，获取部件在拆卸状态下的应力应变数据作为第一自重应力应变数据，将挖掘机组装成整机后调整成自重应力应变检测姿态，获取部件在自重应力应变检测姿态下的应力应变数据作为第二自重应力应变数据，然后根据第二自重应力应变数据和第一自重应力应变数据的差值就可以得到部件的实际自重应力应变数据。
[0074]具体操作过程为:
[0075]首先，将挖掘机分为下车、上车、动臂40、斗杆50以及铲斗60这五个部件进行拆卸，将拆卸下来的五个部件的不受除自重力外的其他外力作用的状态作为完全自由状态，以完全自由状态作为该部件的零应力应变状态，在零应力应变状态下采集各部件由于自身重力作用产生的应力应变作为第一自重应力应变数据。
[0076]然后，根据该第一自重应力应变值对应力应变片和动态应变检测仪进行数据清零。
[0077]其次，在确保应力应变片完好无损的情况下组装五个部件，使挖掘机恢复到整机状态，并对挖掘机进行调试，使其达到正常工作状态。
[0078]最后，在应力应变片和动态检测仪清零的状态下，按照预定的检测目标将挖掘机设置成所需的自重应力应变检测姿态，记录在该自重应力应变检测姿态下部件由于自身重力作用产生的应力应变数据作为第二自重应力应变数据。其中自重应力应变检测姿态是指挖掘机的工况姿态，在该工况姿态下整机保持静止不动且挖掘机的所有油缸均不加载，所有部件仅受自身重力作用。
[0079]由于第二自重应力应变数据是在以第一自重应力应力应变数据为零点的基础上测得，所以，第二自重应力应变数据可以直接作为部件的实际自重应力应变数据。如果没有清零的过程，则需要将第二自重应力应变数据减去第一自重应力应变数据才能得到实际自重应力应变数据。
[0080]其中，实际自重应力应变数据是指，在自重应力应变检测姿态下不进行除自重外的任何加载所测得的部件的应力应变数据。[0081]需要注意的是，上述的检测数据应该是在动态应变检测仪显示的数据稳定后得到的数据。
[0082]结合参见图2至图7，示出了几个挖掘机的自重应力应变检测姿态。
[0083]结合参见图2，该自重应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面垂直于地面，铲斗60接触地面，且斗齿62与地面贴合，保持整机静止不动，测量此时各部件由于重力作用产生的应力应变数据作为该自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据。
[0084]结合参见图3，该自重应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全缩、斗杆油缸51全缩，且斗杆50的前端接触地面，保持整机静止不动，测量此时各部件由于重力作用产生的应力应变数据作为该自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据。
[0085]结合参见图4，该自重应力应变检测姿态下，斗杆油缸51全缩，斗齿62垂直于地面，保持整机静止不动，测量此时各部件由于重力作用产生的应力应变数据作为该自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据。
[0086]结合参见图5，该自重应力应变检测姿态下，斗杆油缸51全缩，铲斗油缸61全缩，斗齿62的最低点与地面之间的距离Hl大于驾驶室30顶面距离地面的高度，保持整机静止不动，测量此时各部件由于重力作用产生的应力应变数据作为该自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据。
[0087]优选地，Hl =驾驶室30顶面与地面之间的距离+1米。
[0088]结合参见图6，该自重应力应变检测姿态下，铲斗60换成重斗，斗杆油缸51全伸，铲斗60的开口平面63保持水平，铲斗60的最低点与地面之间的距离H5等于履带10前沿距离地面的高度，保持整机静止不动，测量此时各部件由于重力作用产生的应力应变数据作为该自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据。
[0089]结合参见图7，该自重应力应变检测姿态下，铲斗60换成重斗，铲斗油缸61全伸，斗杆油缸51全缩，铲斗60离开地面不与地面接触，保持整机静止不动，测量此时各部件由于重力作用产生的应力应变数据作为该自重应力应变检测姿态下部件的第二自重应力应变数据。
[0090]上述图2至图7只是给出几个典型工况下挖掘机的姿态作为自重应力应变检测姿态，但是，实际测量时，挖掘机的自重应力应变姿态不限于上述几种，应该根据实际需要而设置挖掘机的自重应力应变姿态。
[0091]根据挖掘机实际工况的不同，挖掘机的加载情况包括静态加载和动态加载两种，其中静态加载是指部件的油缸加载但是挖掘机整机保持静止不动，挖掘机的部件作用在地面或固定基础上，动态加载是指部件的油缸加载同时挖掘机整机进行相应的动作，使部件承受冲击载荷或运动载荷，相应地，部件的加载应力应变数据包括由于静态加载产生的静态加载应力应变数据和由于动态加载产生的动态加载应力应变数据。
[0092]优选地，S200:获取该部件的加载应力应变数据包括:获取该部件的静态加载应力应变数据。具体包括以下步骤:
[0093]首先，将挖掘机设置成与自重应力应变检测姿态相对应的静态加载应力应变检测姿态，在该检测姿态下先不进行静态加载，以此作为测试的初始状态，获取初始状态下该部件的应力应变数据作为第一静态应力应变数据。
[0094]然后，根据第一静态应力应变数据对应力应变片和动态应变检测仪进行数据清零。
[0095]其次，在应力应变片和动态检测仪清零的状态下，完成挖掘机在该静态加载应力应变检测姿态下的静态加载过程，记录部件由于静态加载产生的应力应变数据作为第二静态应力应变数据。
[0096]这里的第二静态应力应变数据是在以第一静态应力应变数据为零点的基础上测得，所以，第二静态应力应变数据可以直接作为部件的静态加载应力应变数据。如果没有清零的过程，则需要将第二静态应力应变数据减去第一静态应力应变数据才能得到该部件的静态加载应力应变数据。
[0097]需要注意的是，上述的检测数据应该是在动态应变检测仪显示的数据稳定后得到的数据。
[0098]相应地，S300中根据实际自重应力应变数据与加载应力应变数据得到该部件由于加载实际产生的应力应变数据，在这里是根据实际自重应力应变数据与静态加载应力应变数据得到该部件由于静态加载实际产生的应力应变数据，具体为:
[0099]静态加载应力应变数据一实际自重应力应变数据=该部件由于静态加载实际产生的应力应变数据。
[0100]需要指出的是，进行比较的静态加载应力应变姿态与自重应力应变检测姿态相对应。其中，相对应既包括静态加载应力应变姿态中各部件的形态与自重应力应变检测姿态中各部件的形态完全一致，也包括在自重应力应变检测姿态的基础上，对部件进行小幅度变形得到静态加载应力应变姿态，在小幅度变形过程中，静态加载应力应变姿态中的各部件的形态应该与自重应力应变检测姿态中各部件的形态是趋于一致的。
[0101]结合参见图8至图23，示出了几个挖掘机的静态加载应力应变检测姿态。
[0102]结合参见图8和图9，该静态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51全缩，铲斗油缸61全缩，斗杆50前端支撑在地面的固定基础70上，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后动臂油缸41加力使履带10前端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0103]结合参见图10和图11，该静态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51全缩，铲斗60的开口平面63垂直于地面，斗齿62接触固定基础70，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后铲斗油缸61加力，使斗齿62作用于固定基础70上，直至履带10前端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0104]结合参见图12和图13，该静态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内，斗杆油缸51与斗杆50的纵向中截面形成的角度α=90°，斗齿62接触固定基础70，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后铲斗油缸61加力，使斗齿62作用于固定基础70上，直至履带10前端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0105]结合参见图14和图15，该静态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内，且垂直于地面，斗齿62接触地面并勾住固定基础70，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后铲斗油缸61加力，使斗齿62勾住并挤压固定基础70，直至履带10前端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0106]结合参见图16和图17,该静态加载应力应变检测姿态下,斗杆油缸51全缩,伊斗油缸61全缩，斗杆50的前端固定在固定基础70上，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后斗杆油缸51加力，直至履带10后端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0107]结合参见图18和图19，该静态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51全缩，铲斗油缸61全缩，斗齿62搭在固定基础70上，且固定基础70的顶面高于动臂40与车架20的铰点A,或与铰点A平齐,测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后铲斗油缸61加力，直至履带10前端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0108]结合参见图20和图21，该静态加载应力应变检测姿态下，上车转动至与履带10的行进方向垂直，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内，且垂直于地面，斗齿62接触地面，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后铲斗油缸61加力作用于地面，直至一侧的履带10翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0109]结合参见图22和图23，该静态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51与斗杆50的纵向中截面形成的角度α=90°，铲斗60的开口平面63保持水平，且斗齿62固定在固定基础70上，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一静态应力应变数据；然后铲斗油缸61加力，直至履带10后端翘起，离开地面，待整机稳定后，检测各部件的应力应变数据作为该静态加载应力应变检测姿态下部件的第二静态应力应变数据。
[0110]上述图8至图23只是给出几个典型工况下挖掘机的姿态作为静态加载应力应变检测姿态，但是，实际测量时，挖掘机的静态加载应力应变姿态不限于上述几种，应该根据实际需要而设置挖掘机的静态加载应力应变姿态。
[0111]由于加载应力应变数据还包括动态加载应力应变数据，所以，优选地，S200:获取该部件的加载应力应变数据还包括:获取该部件的动态加载应力应变数据。具体包括以下步骤:
[0112]首先，将挖掘机设置成与自重应力应变检测姿态相对应的动态加载应力应变检测姿态，在该检测姿态下先不进行动态加载，以此作为测试的初始状态，获取初始状态下该部件的应力应变数据作为第一动态应力应变数据。
[0113]然后，根据第一动态应力应变数据对应力应变片和动态应变检测仪进行数据清零。
[0114]其次，在应力应变片和动态检测仪清零的状态下，完成挖掘机在该动态加载应力应变检测姿态下的动态加载过程，记录挖掘机部件在该动态加载应力应变检测姿态下整个运动过程中的实时应力应变数据曲线作为第二动态应力应变数据曲线。[0115]这里的第二动态应力应变数据是在以第一动态应力应变数据为零点的基础上测得，所以，第二动态应力应变数据可以直接作为部件的动态加载应力应变数据。如果没有清零的过程，则需要将第二动态应力应变数据减去第一动态应力应变数据才能得到该部件的动态加载应力应变数据。
[0116]其中,动态是指冲击载荷或运动载荷。
[0117]需要注意的是，上述的检测数据应该是在动态应变检测仪上显示的整个加载全过程的据曲线。
[0118]相应地，S300中根据实际自重应力应变数据与加载应力应变数据得到该部件由于加载实际产生的应力应变数据，在这里是根据实际自重应力应变数据与动态加载应力应变数据得到该部件由于动态加载实际产生的应力应变数据，具体为:
[0119]动态加载应力应变数据一实际自重应力应变数据=该部件由于动态加载实际产生的应力应变数据。
[0120]需要指出的是，进行比较的动态加载应力应变姿态与自重应力应变检测姿态相对应。其中，相对应既包括动态加载应力应变姿态中各部件的形态与自重应力应变检测姿态中各部件的形态完全一致，也包括在自重应力应变检测姿态的基础上，对部件进行小幅度变形得到动态加载应力应变姿态，在小幅度变形过程中，动态加载应力应变姿态中的各部件的形态应该与自重应力应变检测姿态中各部件的形态是趋于一致的。
[0121]根据不同的检测目的，也可以将动态加载应力应变数据与静态加载应力应变数据进行比较获取检测结果。
[0122]结合参见图24至图49，示出了几个挖掘机的动态加载应力应变检测姿态。
[0123]结合参见图24，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全伸、斗杆油缸51全伸、动臂油缸41全伸，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后在此姿态下对挖掘机进行急速启动和急速停止操作，记录急速启动和急速停止过程中各部件的实时应力应变数据分别作为第二动态应力应变数据曲线，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0124]其中，急速启动和急速停止均是指对手柄的操作过程中没有停顿，直接操作到底。
[0125]图中箭头所示方向为挖掘机在检测过程中的行进方向。
[0126]结合参见图25，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全伸、斗杆油缸51全伸，斗杆50的最低点离开地面不与地面接触，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后在此姿态下对挖掘机进行急速启动和急速停止操作，记录急速启动和急速停止过程中各部件的实时应力应变数据分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0127]图中箭头所示方向为挖掘机在检测过程中的行进方向。
[0128]结合参见图26，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗60为空斗，铲斗油缸61全伸、斗杆油缸51全缩，铲斗60和斗杆50的铰点的高度与动臂40和车架20的铰点A的高度一致，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的空载斗时的第一动态应力应变数据；然后在此姿态下对分别挖掘机进行向左急速回转90°和急速停止，以及向右急速回转90°和急速停止的操作，分别记录向左急速回转、急速停止、向右急速回转、急速停止过程中各部件的实时应力应变数据分别作为空载斗时的第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0129]接着在同一动态加载应力应变检测姿态下，改变铲斗60为满载斗，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的满载斗时的第一动态应力应变数据；然后在此姿态下对分别挖掘机进行向左急速回转90°和急速停止，以及向右急速回转90°和急速停止的操作，分别记录向左急速回转、急速停止、向右急速回转、急速停止过程中各部件的实时应力应变数据分别作为满载斗时的第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0130]图中箭头所示方向为挖掘机在检测过程中的回转方向。
[0131]结合参见图27，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全缩，斗杆油缸51与斗杆50纵向中截面形成的角度大于90°，优选为135°，铲斗60和斗杆50的铰点的高度与动臂40和车架20的铰点A的高度一致，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对上车进行向左回转和制动、向右回转和制动的操作，分别记录向左回转平稳、制动、向右回转平稳、制动过程中部件的实时应力应变数据分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0132]图中箭头所示方向为挖掘机在检测过程中的回转方向。
[0133]结合参见图28，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51处于1/2行程，铲斗油缸61全缩，铲斗60和斗杆50的铰点的高度与动臂40和车架20的铰点A的高度一致，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对铲斗油缸61进行从全缩到全伸操作，当铲斗油缸61全伸后保持溢流一段时间，直至建立溢流压力，优选地，溢流时间为3秒，记录铲斗油缸61运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0134]需要注意的是，铲斗60在运动过程中始终不接触地面，与地面保持一定距离。
[0135]这里建立溢流压力的目的是为了形成完整的动态加载应力应变曲线。
[0136]结合参见图29，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全缩，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对斗杆油缸51进行从全缩到全伸操作，当斗杆油缸51全伸后保持溢流一段时间，直至建立溢流压力，优选地，溢流时间为3秒，记录斗杆油缸51运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0137]需要注意的是，铲斗60的斗齿62在运动过程中始终不接触地面，与地面保持一定距离。
[0138]结合参见图30，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全缩，斗杆油缸51全缩，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后同时对斗杆油缸51和铲斗油缸61进行从全缩到全伸操作，记录斗杆油缸51和铲斗油缸61运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0139]需要注意的是，铲斗60在运动过程中始终不接触地面，与地面保持一定距离。
[0140]结合参见图31，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内，保持动臂油缸41固定，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对斗杆油缸51进行操作，使斗齿62落地遇阻承受冲击载荷，记录斗杆油缸51运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0141]需要注意的是，斗齿62落地后要垂直于地面。
[0142]结合参见图32，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51与斗杆50的纵向中截面形成的角度大于90°，优选为135°，铲斗油缸61全缩，斗齿62离开地面，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对动臂油缸41进行操作，使斗齿62落地遇阻承受冲击载荷，记录动臂油缸41运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0143]结合参见图33，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51与斗杆50的纵向中截面形成的角度大于90°，优选为135°，斗杆50的前端稍稍离开地面，铲斗60与地面接触，铲斗油缸61不加力，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对铲斗油缸61加力，铲斗60完成一个挖掘过程，记录铲斗油缸61运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0144]结合参见图34和图35，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内，保持动臂油缸41固定，铲斗60离开地面，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对斗杆油缸51操作，使斗齿62作用于地面的固定基础70上，直至履带10前端翘起离开地面，记录斗杆油缸51运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据进行对比。
[0145]需要注意的是，斗齿62在运动过程中始终不接触地面，且斗齿62作用在固定基础70上时，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63均垂直于地面。
[0146]结合参见图36，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗60为空斗，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内，斗杆油缸51全缩，动臂40前端位于最高点，距离地面高度为H2，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对动臂油缸41进行操作，使动臂40的前端从最高点运动至距离地面1/2H2以及运动至最低点，分别记录动臂油缸41运动过程中各部件运动到1/2H2的实时应力应变数据以及运动到动臂40前端最低点的实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0147]需要注意的是，斗齿62在运动过程中始终不接触地面。
[0148]结合参见图37，该动态加载应力应变检测姿态下，将铲斗60更换为半载斗，铲斗油缸61全伸，斗杆油缸51全缩，动臂40前端位于最高点，距离地面高度为H3，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对动臂油缸41进行操作，使动臂40的前端从最高点运动至距离地面1/2H3以及运动至最低点，分别记录动臂油缸41运动过程中各部件运动到1/2H3的实时应力应变数据以及运动到动臂40前端最低点的实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0149]需要注意的是，斗齿62在运动过程中始终不接触地面。
[0150]结合参见图38，该动态加载应力应变检测姿态下，将铲斗60更换为满载斗，铲斗油缸61全伸，斗杆油缸51全缩，动臂40前端位于最高点，距离地面高度为H4，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对动臂油缸41进行操作，使动臂40的前端从最高点运动至距离地面1/2H4以及运动至最低点，分别记录动臂油缸41运动过程中各部件运动到1/2H4的实时应力应变数据以及运动到动臂40前端最低点的实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0151]需要注意的是，斗齿62在运动过程中始终不接触地面。
[0152]结合参见图39和图40，该动态加载应力应变检测姿态下，铲斗油缸61全缩，斗杆油缸51全缩，斗齿62高于地面的固定基础70的高度，固定基础70的顶面高度高于动臂40与车架20的铰点A的高度，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对动臂油缸41进行操作，使斗齿62砸向固定基础70的顶面承受冲击载荷，记录动臂油缸41运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0153]结合参见图41和图42，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内且垂直于地面，斗齿62的最低点的高度高于动臂40与车架20的铰点A的高度，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对动臂油缸41进行操作，使斗齿62砸向地面承受冲击载荷，直至履带10前端翘起离开地面，记录动臂油缸41运动过程中各部件的实时应力应变数据作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0154]需要注意的是，运动过程中斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63始终位于同一平面内且垂直于地面。
[0155]结合参见图43和图44，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面垂直于地面，斗齿62平行于地面但与地面不接触，铲斗60与两侧的固定基础70之间保持可以使上车回转一定角度的距离，优选地，铲斗60与两侧的固定基础70之间的距离均大于或等于600毫米，上车不进行回转，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对上车进行向左和向右的回转操作，使铲斗60冲击两侧的固定基础70承受冲击载荷，分别记录铲斗60运动至与左侧固定基础70冲击后的各部件实时应力应变数据以及铲斗60运动至与右侧固定基础70冲击后的各部件实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0156]需要注意的是，运动过程中斗齿62始终不与地面接触。
[0157]结合参见图45，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内且垂直于地面，斗齿62离开地面，铲斗60与前后的固定基础70保持一定距离，优选地，铲斗60与前后的固定基础70之间的距离均大于或等于1000毫米，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对斗杆油缸51进行操作，使铲斗60分别冲击前后固定基础70，分别记录铲斗60运动至与前侧固定基础70冲击后的各部件实时应力应变数据以及铲斗60运动至与后侧固定基础70冲击后的各部件实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0158]需要注意的是，运动过程中斗齿62始终不与地面接触。[0159]结合参见图46和图47，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆油缸51全伸，铲斗油缸61全伸，保持铲斗60离开地面且高于固定基础70的顶面高度，测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后驾驶挖掘机行走，分别记录挖掘机低速越过左侧单侧固定基础70过程中各部件的实时应力应变数据、挖掘机高速越过左侧单侧固定基础70过程中各部件的实时应力应变数据、挖掘机低速越过右侧单侧固定基础70过程中各部件的实时应力应变数据、挖掘机高速越过右侧单侧固定基础70过程中各部件的实时应力应变数据、挖掘机低速越过左右两侧固定基础70过程中各部件的实时应力应变数据、挖掘机高速越过左右两侧固定基础70过程中各部件的实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0160]需要注意的是，运动过程中铲斗60始终不与固定基础70接触。
[0161]结合参见图48和图49，该动态加载应力应变检测姿态下，斗杆50的纵向中截面与铲斗60的开口平面63位于同一平面内且垂直于地面，斗齿62接触地面,测量此时各部件的应力应变数据作为该姿态的第一动态应力应变数据；然后对铲斗油缸61加力，使履带10前端翘起离开地面，并向左回转90°后落地、向右回转90°后落地，分别记录履带10向左回转90°后落地过程中各部件的实时应力应变数据、履带10向右回转90°后落地过程中各部件的实时应力应变数据，分别作为第二动态应力应变数据，与第一动态应力应变数据各自进行对比。
[0162]上述图24至图49只是给出几个典型工况下挖掘机的姿态，但是，实际测量时，挖掘机的动态加载应力应变姿态不限于上述几种，应该根据实际需要而设置挖掘机的动态加载应力应变姿态。
[0163]根据检测目的，该部件由于静态加载实际产生的应力应变数据和该部件由于动态加载实际产生的应力应变数据中，可以只进行由于静态加载实际产生的应力应变数据的检测，也可以只进行由于动态加载实际产生的应力应变数据的检测，也可以对由于静态加载实际产生的应力应变数据和由于动态加载实际产生的应力应变数据全部进行检测。
[0164]在对由于静态加载实际产生的应力应变数据和由于动态加载实际产生的应力应变数据全部进行检测时，优选为先检测由于静态加载实际产生的应力应变数据，然后检测由于动态加载实际产生的应力应变数据全部进行检测，可以使应力应变片获得的数据更加准确。
[0165]从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
[0166]应用本发明的技术方案，首先获取挖掘机部件的实际自重应力应变数据，然后获取该部件的加载应力应变数据，根据加载应力应变数据以及实际自重应力应变数据可以得到该部件由于加载产生的实际应力应变数据。根据上述方法得到的由于加载产生的实际应力应变数据能够为该部件在各个工况下的应力应变分析提供准确的参考数据，为挖掘机部件的结构改进提供了可依赖的基础。
[0167]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据； 获取所述部件的加载应力应变数据；以及 根据所述实际自重应力应变数据与所述加载应力应变数据得到所述部件由于加载实际产生的应力应变数据。
2.根据权利要求1所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述部件包括挖掘机的下车、上车、动臂、斗杆和铲斗中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述获取挖掘机的部件的实际自重应力应变数据包括以下步骤: 拆卸所述挖掘机并获取拆卸后所述部件的第一自重应力应变数据； 将所述挖掘机组装成整机并将所述挖掘机设置成自重应力应变检测姿态； 获取所述自重应力应变检测姿态下所述部件的第二自重应力应变数据；以及 根据所述第二自重应力应变数据与所述第一自重应力应变数据的差值得到所述实际自重应力应变数据。
4.根据权利要求3所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述自重应力应变检测姿态是指预设的所述挖掘机的工况姿态，在此工况姿态下所述挖掘机的油缸不动作，所述部件仅受重力作用。
5.根据权利要求4所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述加载应力应变数据包括静态加载应力应变数据，所述获取所述部件的加载应力应变数据包括以下步骤: 将所述挖掘机设置成与所述自重应力应变检测姿态相对应的静态加载应力应变检测姿态； 获取所述静态加载应力应变检测姿态下所述部件不进行静态加载时的第一静态应力应变数据； 获取所述静态加载应力应变检测姿态下所述部件进行静态加载后的第二静态应力应变数据；以及 根据所述第二静态应力应变数据与所述第一静态应力应变数据的差值得到所述静态加载应力应变数据。
6.根据权利要求5所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述静态加载应力应变检测姿态是指预设的所述挖掘机的工况姿态，在此工况姿态下仅对所述部件进行静态加载。
7.根据权利要求5所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述根据所述实际自重应力应变数据与所述加载应力应变数据得到所述部件由于加载实际产生的应力应变数据包括以下步骤: 根据所述静态加载应力应变数据与所述实际自重应力应变数据的差值得到所述部件由于静态加载产生的实际应力应变数据。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述加载应力应变数据包括动态加载应力应变数据，所述获取所述部件的加载应力应变数据包括以下步骤:将所述挖掘机设置成与所述自重应力应变检测姿态相对应的动态加载应力应变检测姿态； 获取所述动态加载应力应变检测姿态下所述部件不进行动态加载时的第一动态应力应变数据作为数据记录仪器零点值； 获取所述动态加载应力应变检测姿态下所述部件进行动态加载全过程的第二动态应力应变数据曲线；以及 根据所述第二动态应力应变数据曲线与所述第一动态应力应变数据的差值得到所述动态加载应力应变数据。
9.根据权利要求8所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述动态加载应力应变检测姿态是指预设的所述挖掘机的工况姿态，在此工况姿态下仅对部件进行动态加载。
10.根据权利要求8所述的挖掘机的应力应变检测方法，其特征在于，所述根据所述实际自重应力应变数据以及所述加载应力应变数据得到所述部件由于加载产生的实际应力应变数据包括以下步骤: 根据所述动态加载应力应变数据与所述实际自重应力应变数据的差值得到所述部件由于动态加载产生的实际应力应`变数据。
【文档编号】G01D21/02GK103604468SQ201310616282
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】侯伟, 冯坤鹏, 张磊, 王海波, 孙欣华 申请人:中联重科股份有限公司渭南分公司, 中联重科股份有限公司