(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210745923.4 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 徐州徐工矿业机 械有限公司 地址 221005 江苏省徐州市徐州经济开发 区和平大道169号 (72)发明人 张炜　姚红　崔慕春　 (74)专利代理 机构 徐州市三联专利事务所 32220 专利代理师 陈帅 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种矿用自卸车载荷计算方法 (57)摘要 本发明提供一种矿用自卸车载荷计算方法， 建立靠在货厢角落处两个颗粒与货厢侧板和底 板的作用关系， 得到货厢侧板与底板对颗粒的作 用力， 给出摩擦力强、 弱形式解将作用关系扩展 到整个货厢物料， 得到货厢侧板与底板对物料的 作用力， 给出综合摩擦系数的临界值， 建立物料 颗粒的多点支撑模型和孔隙率模 型， 识别颗粒堆 叠角度与颗粒支撑点数的关系， 将实际货厢装 载 率与孔隙率模 型联立， 建立装 载率与颗粒支撑点 数的关系， 确定适宜的颗粒多点支撑模型， 建立 有限元网格尺 寸与物料粒径的关系， 建立基于有 限元网格的货厢侧板与底板对物料颗粒的作用 力分布关系。 本发明可以有效覆盖矿用自卸车实 际作业环境中的全部路面工况。 权利要求书4页 说明书9页 附图5页 CN 115033996 A 2022.09.09 CN 115033996 A 1.一种矿用自卸车 载荷计算方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1： 建立靠在货厢角落处两个颗粒与货厢侧板和底板的作用关系， 得到货厢侧板与底 板对颗粒的作用力， 给 出摩擦力强、 弱形式解； S2： 将步骤S1中建立的作用关系扩展到整个货厢物料， 得到货厢侧板与底板对物料的 作用力； S3： 依据步骤S1中建立的摩擦力强、 弱形式解的数值关系， 给出综合摩擦系数的临界 值； S4： 建立物料颗粒的多点支撑模型和孔隙率模型， 识别颗粒堆叠角度与颗粒支撑点数 的关系； S5： 将实际货厢装载率与孔隙率模型联立， 建立装载率与颗粒支撑点数的关系， 确定适 宜的颗粒多点支撑模型； S6： 建立有限元网格尺寸与物料 粒径的关系； S7： 建立基于有限元网格的货厢侧板与底板对物料颗粒的作用力分布关系。 2.根据权利要求1所述的一种矿用自卸车载荷计算方法， 其特征在于： 步骤S1的具体方 法为： 选取靠在货厢角落处的两个颗粒i和j， 颗粒i由货厢侧板和颗粒j支撑， 颗粒j由货厢底 板和颗粒i支撑； 颗粒i受到的外力为自身重力Mig、 综合摩擦力fi、 货厢侧板法向作用力Ni； 颗粒j受到的外力为自身重力Mjg、 综合摩擦力fj、 货厢底板法向作用力Nj； 颗粒i与颗粒j的 内切线与货厢底板的夹角为θk； 其中,综合摩擦力f综合考虑物料颗粒与货厢壁面的滑动摩 擦与颗粒间的咬合摩擦， 其表达式为f＝( μ滑动+ μ咬合)N     (1) μ＝ μ滑动+ μ咬合      (2) 式中， N为货厢壁面对颗粒的法向作用力， μ为综合摩擦系数， μ滑动为滑动摩擦系数， μ咬合 为咬合摩擦系数； 当综合摩擦力占据主导地位时， 货厢侧板对颗粒的法向作用力Ni与货厢底板对颗粒的 法向作用力Nj的表达式， 即摩擦力强形式解 为： 当综合摩擦力占据次要地位时， 货厢侧板对颗粒的法向作用力Ni与货厢底板对颗粒的 法向作用力Nj的表达式， 即摩擦力 弱形式解 为： 3.根据权利要求2所述的一种矿用自卸车载荷计算方法， 其特征在于： 所述的步骤S2具 体为： 给定以下两个假设： 1)遍历箱体中所有成对作用的颗粒， 其θk在开区间(0 °， 90°)呈正态分布；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115033996 A 22)货厢内物料颗粒的粒径在一定范围内呈正态分布； 那么 用Ns表征货厢一侧侧板对物料的法向作用力， Nb表征货厢底板对物料的法向作用力， 其 摩擦力强形式解 为： 摩擦力弱形式解 为： (5)～(6)式中， i、 j、 k 分别为标记 颗粒质量和夹角序列的指示变量， np为物料颗粒总数， G为物料的重力。 4.根据权利要求3所述的一种 矿用自卸车载荷计算方法， 其特征在于： 综合摩擦系数临 界值的计算方法为： 令 可得： 此时， 综合摩擦系数为临界值， 把该临界综合摩擦系数值记为 μc。 当 μ> μc时， 计算方法采 用(5)式的摩擦力强形式解； 当 μ＜ μc时， 计算方法采用(6)式的摩擦力 弱形式解。 5.根据权利要求1 ‑3任一项所述的一种矿用自卸车载荷计算方法， 其特征在于： 所述步 骤S4具体为： 用N表示颗粒多点支撑模型的点数， n表示任意正整数， m表示各层的颗粒数， d表示颗粒 粒径(直径)； Bi、 Ci、 αi、 δi、 hi(i＝2、 3、 4、 …、 n)分别表示横向颗粒两端中心距、 纵向颗粒两端 中心距和层间颗粒堆叠角度、 物料孔隙率、 颗粒层间高度； 由于实际物料不存在所有颗粒粒 径一致的情况， 因此， n至少为2； 对于n点支撑模型(N ＝n， n≥2)， 有：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115033996 A 3