挖掘机铲臂关节处的滑动轴承作为主要易损件之一,其使用寿命和服役性能直接影响着挖掘机的工作可靠性。开展滑动轴承寿命评价与服役性能研究工作,对于提高挖掘机整体性能具有重要的意义。本课题研制了一种新型挖掘机铲臂轴承试验机,对滑动轴承的使用寿命与服役性能进行了在线评估,并建立了挖掘机铲臂轴承最优摩擦磨损性能的对应条件。主要研究内容如下:挖掘机铲臂轴承试验机总体设计:根据滑动轴承寿命试验原理及技术要求,确定了试验机的总体设计方案。根据各子系统的功能要求,完成了各子系统的方案设计和机械结构设计,主要包括摆动系统设计、加载系统设计、夹具系统设计、检测系统设计、润滑系统设计及部分外购件的选型,并完成了挖掘机铲臂轴承试验机总体结构设计。试验机关键部件动静态特性分析:运用ANSYS Workbench有限元分析软件对试验机关键部件进行结构静力学分析,验证各个部件的强度与刚度是否满足设计要求;对试验机机架进行有预应力的模态分析,得到机架产生共振时的振型和固有频率,确定机架的振动特性。试验机机架多目标响应面优化设计:运用多目标响应面优化方法对试验机机架进行结构优化设计,以机架满载工况为研究条件,机架的多个板厚尺寸作为设计变量,整体质量作为目标函数,整体最大应力、最大总位移和一阶固有频率作为状态变量,对试验机机架进行结构优化设计。试验机性能验证及轴承服役寿命试验评价:对试验机的加载力、磨损量、摆动角度、温度进行了在线标定试验,并完成了试验机的性能试验,验证试验机的性能和功能要求。同时,在试验机上完成了轴承在不同油槽形状、润滑脂和注脂周期工况条件下的服役性能和寿命试验,研究了挖掘机铲臂轴承摩擦磨损性能。本课题研究工作为新型滑动轴承性能评价试验装备的设计研发提供了理论指导。