大型矿用挖掘机作为露天采矿工程的主要挖掘和装载设备,其工作的边界条件、挖掘土壤的性质及操作者对挖掘机的操作等方面都表现出较强的随机性。要研究这种具有多个不确定因素的复杂随机系统,只有通过对挖掘机现场工作的实测数据进行分析与研究来完成,特列为国家863课题之一(编号：2012AA062001)。课题以某机型矿用挖掘机剥离挖掘现场的实测数据为基础,结合挖掘理论及对实际挖掘过程中异常情况的分析剔除部分不合理数据,以挖掘机的工作周期为依据对原始数据进行分组。最终选取频数最多的(周期为45s的样本)样本作为研究对象。对提升、推压、回转系统的功率、力矩、转速进行时、频分析,求得了各系统参数的集合平均值、最大值、最小值、自相关系数、互相关系数等反应各个系统工作特性的数字特征量。对各系统的集合平均与最大值做了等效负荷图。计算得到了提升与推压力的统计值,以此作为后续计算(如计算铲斗内物料体积)的依据。为了便于后续分析,运用Lagrange插值法将离散的测试数据拟合成多项式函数形及三项正弦函数形式。基于工程要求对挖掘段测试数据做了正弦函数的拟合,依此函数求得了挖掘段的自相关系数及谱密度函数。针对提升与推压系统的功率、力矩、力及速度的时谱做了对比分析,得到了提升与推压系统的各参数的比例系数,为挖掘机设计提供了指导性意见。根据挖掘机工作现场测试的数据,通过数理统计理论和运用刚体静力学的传递函数间接求得作用在斗齿尖上的平均和最大载荷,即切向挖掘阻力和法向挖掘阻力。以提升系统本身的参数为确定性系统,首次将切向挖掘阻力(μW1,σW12)作为随机激励建立提升系统动力学方程,运用统计动力学理论(根据输入量的均值、方差、自相关函数及自功率谱函数)计算出输出量的统计特征。基于对该机型挖掘机的载荷谱,运用相似定律预测得到75m3矿用挖掘机的载荷谱。