1、中华人民共和国国家标准液压挖掘机结构强度试验方法Hydraulic excavators-Testing method or structure strength 1 主题内害和适用范围本标准规定了整机质量为3.2-80t的液压挖掘机的结构强度试验方法。本标准适用于对液压挖掘机的新产品和结构有重大改进的老芹品的试验。2 一般规定2.1 样机要求GB 9141-88 试验前，样机应在保证柴油机、气压系统和液压系统工作正常的条件下进行挖掘作业，时间不少于lh。2.2 资料准备2.2.1 试验结构件总图及关键零件图。2.2.2 结构分析报告或计算书。2.2.3 材料机械性能测定报告。测定项目包括强度
2、极限句、屈服极限内和泊松系数等。2.3 仪器要求2.3.1 仪器在检定有效期内。2.3.2 传感器在试验前应进行标定，技术性能应符合使用说明书要求。2.4 人员要求负责试验的人员应经过专门培训，能胜任结构分析和应力测定工作。2. 5 测定精度静态测定精度z应力、液压缸压力、液压缸位移，均为士2%;动态测定精度:应力、液压缸压力、液压缸位移，均为士5%。3 静态应力试验3.1 试验项目3.1.1 工作装置的应力试验。3.1.2 转台、底座、履带架、车架、桥壳和支腿的自重应力试验。3.2 试验工况各构件试验工况应通过详细的载荷和结构分析确定，或按附录A(补充件规定的试验位置和载荷。3.3 试验准备
3、3.3.1 测点选择原则测点布置在危险区，或有特殊要求的部位。危险区可基于结构分析资料确定，通常应包括:均匀高应力区、应力集中区(如孔、眼、锐角和焊缝附近)和使用中出现破坏处。中华人民共和国城乡建设环境保护部1988-04-15批准1988-10-01实施GB 9141-88 3.3.2 蹦民部位3.3.2. 工作辑置 铲斗;.4前撞上雄的中部F斗唇转角处;b. 拉杆a中部#e. 幡臂，中部(高集中力作用处); d. 斗忏e集中力作用处前后部位(沿棱边四角贴片);支座附近应力集中部位;e. 动臂s集中力作用处前后部位沿棱边四角贴片);支座附近应力集中部位。3. 3. 2. 2 转台:主梁与转盘
4、支承座圈相交处上下盖板上;动臂下支座、动臂液压缸下支座处。3.3.2.3 底座z支承点附近。3. 3. 2. 4 履带架E叉形结构根部F支承横梁处F纵向中间部位。3.3.2.5 车架z滚盘与纵梁的交点附近;单梁断面突变处。3.3.2.6 支腿:根部上下表面。3.3.2.7 桥z前桥转向架;桥壳有集中力作用的前后部位。3. 3. 3 贴片和电桥连接3.3. 3. 1 准确牢固地粘贴应变片。贴片前应在结构件上划线，精确地确定测点位置。贴片后对测点进行编号，记录其位置尺寸，并绘制布片图。3.3. 3. 2 应变片粘贴后应作防潮处理，要求在其绝缘电阻高于100MO时试验。3.3. 3. 3 连接测量系
5、统。认真保证测量片和补偿片的接线正确，并进行平衡和零点漂移检查。3. 4 试验方法3.4.1 自重应力试验需要测定自重应力的结构，如转台、底座、履带架、车架和桥壳等，应首先建立零应力状态一一应在未装配状态下进行应变仪调零z或垫起结构调零(如对桥壳和履带架等)。然后按表A3测定自重应力，并将测定结果记入附录B(参考件)表B1。3.4.2 工作装置静态应力试验3.4.2.1 按试验位置固定工作装置。将样机停在水泥地面上(如被试样机为反铲挖掘机，其工作装置下方要有基坑和加载设施)，按工况要求用可调拉杆换下动臂、斗杆和铲斗液压缸，将工作装置固定于试验位置(也可在缸体和活塞头间加卡套来实现)。如果是轮胎
6、式液压挖掘机，试验前应用支腿顶起样机，使轮胎不受载荷。3.4.2.2 加载。按预定的试验工况，由零至最大载荷分5级等问隔地加载。为了使载荷能保持稳定，应选用高压小流量泵一一液压缸或手动葫芦进行加载。载荷由传感器一应变仪测量系统监视。3.4.2.3 测定和记录。当载荷稳定在预定值时，进行逐点读数并将载荷值和微应变数记入表B1。完成测点记录后，卸除载荷，重新调零。每一载荷重复三次。如果在最大载荷下，重复性误差或零点漂移大于O.02as/E(E为弹性模量)时，则应找出原因减小误差和零点漂移。3.4.2.4 台架试验。允许将工作装置拆下安装在试验台上进行静态应力试验。这时，为便于加载可将整个工作装置转
7、一角度，但铲斗、斗杆和动臂三者之间的相对位置不能改变，受力状态不能改变。试验方法按3.4.2.13.4.2. 3条规定。4 动态应力试验4.1 试验条件4. ,. 1 试验场地4. ,. 1. 1 挖掘物料g反铲挖掘机为E级土壤z正铲挖掘机为N级土壤。正铲作业的料堆高度应大于样机最大挖掘高度的二分之一。4.1.1.2 越障和转弯路面GB 9141-88 a. 轮胎式液压挖掘机越障试验路面:坚硬平坦路面，长度不小于60m(正反方向预试路段各20m，测量路段20m)。测量路段内按样机轮距交叉设置障碍物，其距离大于轴距。障碍物为方木，其高度按表A4的规定。b. 履带式液压挖掘机越障试验路面z在坚硬平
8、坦的路面上按轨距设置两个交叉的障碍物，其距离大于履带接地长度，高度按表A4的规定。C. 履带式液压挖掘机的转弯试验路面z坚实土路面F松软土路面(地面最大允许比压稍大于样机最大接地比压)。4.1.2 试验样机z应符合2.1规定。4.1.3 试验用仪器、传感器E动态电阻应变仪、光线示波器或磁带记录器p液压传感器和位移传感器等。4.2 被测构件和测量参数4.2.1 被测构件包括工作装置(动臂和斗杆)、转台及车架等。4.2.2 测量参数主要是工作装置等构件的应力。应在测量工作装置应力的同时，测量动臂、斗杆和铲斗液压缸压力和位移。应力测点可布置在对称结构的一侧，其数量根据静态应力试验结果确定。4.3 试
9、验方法4. 3. 1 试验构件分组z根据各构件试验工况的异同进行分组。a. 工作装置和转台动态应力试验。b. 车架(对履带式液压挖掘机应包括履带架z对轮胎式液压挖掘机应包括桥亮和支腿)动态应力试验。4. 3. 2 仪器的接线:一次试验用几组仪器时，应按同步记录要求组成测量系统。4.3.3 仪器调零和标定4. 3. 3. 1 工作装置动态应力试验时，使铲斗在靠近车架处着地，各液压缸压力回零进行仪器调零和标定。4.3.3.2 转台等构件动态应力试验时，按自重应力测定工况代号JS-12的试验位置调零和标定。4.3.4 试验z按4.5规定的工况进行试验。正铲挖掘机应造成相当于静态应力试验的工况代号为J
10、S-05JS-07时位置的作业工况;反铲挖掘机应造成相当于静态应力试验的工况代号为JS-Ol JS-04时位置的作业工况。应出现极限载荷状态一一液压系统溢流或样机失稳。记录挖掘、提升回转、卸载和空载返回整个工作循环。试验后样机回到调零位置，重新进行仪器调零和标定。试验至少包括三次有效值。4.4 试验工况工作装置、转台和车架等构件的动态应力试验工况按表A4的规定。4.5 试验结果由应力曲线求出每一工况有效记录的最大峰谷应力值，该值与自重应力叠加得到合成应力。由液压缸压力和位移曲线确定每一工况动臂和斗杆出现最大应力的位置和载荷。手工处理时将试验数据记入表B2计算机处理时，打印输出类似的结果。5 应
11、力、安全系数计算和试验报告5. 1 主应力计算5. 1. 1 单向应力状态单向主应力按公式(1)计算。式中:1一一主应力，MPa;1一一应变片三次测量的平均值，f:;E一一弹性模量，MPa。5.1.2 平面应力状态l=E.1. . (1 ) GB 9141-88 5.1.2. 主应力方向已知由沿两个主应力方向测得的虫应变按公式(2)、(3)来计算最大、最小应力。01口占川2) (2) 俨I主，;(E2+E1).00. (3 ) 式中:)1z一最大和最小主应力，MPa;町，2一一每个单片各自的三次测最平均值，问;一一拍松比系数。5. ,. 2. 2 主应力方向米知a. 三片直角型应变花;?;骂斗
12、;引1愕主号7土I古士仨2J臼伺(E1-(3一咐句咐泸冉阳川+村2川叭1+乌)川川叶)2b. 三片等角型应变花I=EI巴士生土E3.J_1_1(.，一旦旦止到2it旦21 . . .t. ( 5 ) 2 L 3(1叩).J.1+J 1 - 3 J I .f3 I J 式中:El、E2、3应变花三个单片各自的三次测量的平均值，Eo5.2 当最应力计算锦合静态、动态应力试验结果，取大者按公式(6)计算当量应力。5.3 安全系数式中:s-材料的屈服极限，MPa。5.4 试验报告试验报告应包括下述内容za. 概述;b. 试验条件;C. 试验方法;N=.j叫一呐叫. . .川. . . . .( 6 )
13、 s n=之一. . . . . .川.(7 ) N d. 试验结果(各构件的应力数据和安全系数he. 分析意见和结论。工程工提序号称ft号反铲铲斗偏载1 挖掘斗15-01 籽试验工况反铲铲斗正载挖掘-42 杆、动臂1S-02 试验工况反铲铲斗正载3 挖掘斗杆、动臂JS-03 试验工况反铲铲斗偏载4 挖掘动JS-04 臂试验工况GB 9141-88 黯录A静态应力试验工况表补充件表Al反铲工作装置静态洼力试验工况表载荷试验位置方向大小切向力由铲斗动臂液压缸全缩-4杆液W，(垂直液墨缸压缸作用力臂最大，斗齿子BC线推力确尖位于铲斗与斗杆饺点定和斗杆与动臂镀点连线侧向力i画图转的延妖钱上.pG点位
14、于BC的延长线上见图W3(垂直机构制d Al) 于挖掘动力短平面确定动臂和斗杆渡军缸作用切向力由铲斗液压缸力臂最大.G点在BC的W，(垂直推力确延t乏线上见图A2)于CG线定动警和斗籽液压缸作用力臂最大，铲斗液压缸以同1S-02同1S-02最大当量力臂工作见医A2) 动臂液压缸金缩.G、B、C三点位于铅垂线上克图同1S-01同JS-01A3) J 被试梅件主日载点边齿齿尖反铲工作装置铲斗、连杆、摇籽、动边齿齿臂尖中齿齿尖同JS-01同1S-02罔J3-01同JS-01同1S-01GB 9141-88 表A2正铲工作装置静态应力试验工况表工况载荷被试构件工况试验位置序号名称代号方向大小加载点切向
15、力由铲斗液压缸正铲铲W.(垂直推力确边齿齿斗偏载动臂和斗杆液压缸作用子CG线定尖正铲工作装置(铲挖掘斗力臂最大，铲斗渡压缸以斗、连杆、摇杆、斗1 抨动臂J5-05 最大当量力臂工作见图侧向力杆、动臂由回转边齿齿试验工A4 W3(垂直机构制尖况子挖掘动力矩乎面确定切向力由铲斗液压缸正铲斗W.(垂直推力磷边齿齿杆偏载动臂和斗杆液压缸作用子BG线定尖挖掘斗JS-06 力臂最大，CG线位于水同JS-052 侧向力杆动臂乎位置见嚣A4由回转边齿齿试验工W3(垂直机构制尖况子挖掘动力矩平面)确定正铲斗动臂液压缸作用力臂最杆偏载大，斗杆液压缸全缩，铲同JS-05同JS-06罔JS-06同JS-063 挖掘斗
16、JS-07 斗液压缸金停杆试验见图A5)工况正铲斗杆偏载有水平挖摇功能的水平挖斗杆液压缸全缩，斗尖着正铲工作装置铲掘，动JS-08 地，铲斗切削角为30.(见同JS-06同JS-06同JS-06斗、连杆、拉杆、斗4 臂、斗杆菌A6中I位置杆、动臂试验工况GB 9141-88 续表A2工况工况载荷序号名称代号试验位置被试构伶方向大小加载点正铲斗杆偏载斗杆液压缸位于中间位水平挖置，斗尖着地J铲斗切115 掘，斗JS-09 角为30.(见图A6中重位同JS-06同JS-06同JS-06国JS-08 杆、动臂试验工量况正铲斗杆正载由铲斗水平挖切向力液压缸中齿齿6 掘，斗JS-I0 同JS-09W1(垂
17、直同JS-08杆、动臂于BG线推力确尖试验工定况正铲斗杆王载水平挖斗杆液压缸全仰，斗尖着7 掘，斗JS-11 地，铲斗切割角30.(见图同JS-10同JS-10国1S-10同JS-08杆、动臂A6中E位置试验工况表A3自重应力试验工况表工况工况载荷序号名称代号试验位置方向!大小|加载点被试构件、自重应动臂上部上盖板水平，动轮胎式挖掘机的转1 力试验JS-12 臂和斗杆的伎点与斗齿自重台、车架、桥壳和支工况尖的连线成铅垂方向，铲腿s履带式挖掘机的斗离地10cm转台电底架和震带架GB 91毒1-88医A1jS-01 工况试撞位置G 咆医A3J5-04 工况试验位置A 电m A5 J5-07 工况试
18、验位置A A , ,98 JS-02 工况试验位置JS-03 A B A ff甘G J5-05 围A4工况试验位置J5-06 B 电A W, 医A6JS-08、JS-09，JS-10和JS-11工况试验位置GB 9141-88 表A4动态应力试验工况表序号作业工况名称工况简要规定被试梅件代号1 任意挖掘对称载荷工况08-01 a.要求充分发挥挖掘能力p. b.对称载荷工混为铲斗对称切部j物料z偏载工况为用铲斗2 任意挖掘偏载工提08-02 左、右一侧不大于1/4斗宽切割刃切割物料下同3 斗抨挖掘对称载荷工况DS-03 要求充分发挥挖掘能力4 斗抨挖掘偏载工况Ds-04 5 铲斗挖掘对称载荷工况
19、DS-05 要求充分发挥挖掘能力6 铲斗挖掘偏载工况DS-06 7 提升止动工况DS-07 a.铲斗装满物料或额定重量Eb.铲斗由最低位量快速上升至最高位置前切断泊路为提升止动s8 下降止动工况DS-08 C.铲斗由最高位置快速下降至最低位置(可以是地面前工作装置切断泊路为下降止动及转台a.铲斗装满物料或额定重量F9 回转制动工况DS-09 b.工作装置水乎全伸sC.以最快速度左向回转钩。突然制动，再右向国转90。突然制动反铲工作装置全傅F铲-4-与斗杆液压缸闭锁，动臂液压缸10 下降冲击作业工提DS-10 工作:空斗由最高位置下降冲击地面。地面硬度不低于阿级土11 水平挖掘对称载荷工况08-
20、11 仅适用于有水平挖掘功能的履带式正铲挖掘机。铲斗斗齿刃接地，斗的切削角为30。喜铲斗与动臂液压缸闭锁，斗12 水平挖掘偏载工况DS-12 杆液压缸由全缩位置至全伸状态进行水平切割作业13 纵向前倾工况08-13 a.挖掘作业造成后轮或履带后部离地或离地趋势称前倾z14 横向前倾工况08-14 b.工作装置与行驶方向平行为纵向，垂直为横向下同);C.斜向仅适用于轮胎式挖掘机，工作装置在支腿上方下15 斜向前倾工况DS-15 同车架、桥16 纵向后倾工况DS-16 壳、支耀横向后领工况铲斗顶地造成前轮或前部履带离地，称后倾及履带17 DS-17 架a.仅适用于理带式挖掘机F18 转弯行驶工况0
21、8-18 b.转弯试验场地应符合行驶路面状况要求zC.左理带制动右履带驱动或右履带制动左履带驱动为左转弯或右转弯，各转半圈GB 9141-88 续表A4，序号作业工况名称工况简要规定被试构件代号a.行驶路面及设障方法应符合3.1. 1. 2规定f车架、桥直线行驶越瘁工况DS-19 b.轮胎式挖掘杭越障高度为最小离地问隙的0.5倍z测量壳、支腿19 样板型号z试验日期2试验位置z铲斗被压缸长度斗杆被压缸长度动臂液压缸长度应变片参数包括平均速度fc.履带式挖掘机的越漳高度为150mm黯录B试验用表参考件表Bl结构静态应力表出厂编号z试验地点:mm 试捡载荷z试验仪器:灵敏系数:mm 切向力mm 侧向力应变读值E 通道号测点号是阻第一次第二次第三次灵敏巳2l:/.切L72二六京为丰a 系数。1 2 3 20 !旦变平均值p. . 及晨带kN kN 架l应变修正量p. . 应力备MPa 注拌机型号z记录器型号:试验工况:自重应变GB 9141-88 表B2结梅动态应力表出厂编号z试验司期z土壤级别z动态应变应变仪型号:试验地点:合成应变溃i点号构件名称波高标定系数应变僵Ie mm e/mm 附加说明z本标准由城乡建设环境保护部北京建筑就械综合研究所担口。本标准由国家就械工业委员会天津工程机械研究所负责起草。本标准委托国家机被工业委员会天津工程在械研究所负责解释。严在严草合成应力MPa
