龙亚

摘要：在300吨以上大型矿用液压挖掘机的研发中，其关键结构部件设计和液压系统动力选配都离不开挖掘阻力等相关数据，缺乏挖掘机作业时的挖掘阻力，是目前国内大型液压挖掘机正向开发的瓶颈之一。本文结合某重工企业研发600吨大型正铲液压挖掘机的项目，基于多学科联合仿真，采用多体动力学软件ADAMS、离散单元法软件EDEM等相关仿真软件，研究大型正铲液压挖掘机挖掘阻力的数值模拟计算方法，并对挖掘阻力进行分析，为企业正向开发提供设计依据。

关键词：挖掘阻力;多体动力学;离散单元法

中图分类号：TH243                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）05-0018-02

0  引言

挖掘阻力是挖掘机工作过程中被挖掘物料施于铲斗的反作用力，是其主要工作阻力，也是整个挖掘过程的外载荷。对于挖掘阻力的准确评估是挖掘机工作装置强度校核、液压回路设计及驱动电机功率匹配的重要基础，对大型液压挖掘机的整体设计具有重大意义[1]。

以往多数挖掘阻力模型是基于实验的经验公式，存在一定的局限性：①由于边界条件的不同，实验研究跟实际工况存在较大差异;②挖掘物料的非均质、各向异性且不连续等特性造成挖掘过程的随机性和复杂性，很难准确评估挖掘阻力;③利用现场实测所得挖掘阻力，可作为挖掘机改进设计的依据，验证挖掘机性能，但对于新产品的开发，仍然需要与实际基本相符的挖掘阻力资料[2]。

近年来将物料作为独立的不连续介质点的集合体的离散单元法，是专门针对散体集合体受力时的运动规律和极限平衡的数值模拟方法，通过该方法并结合一定的相关实验，能较为准确地对挖掘阻力进行评估[3]。……