工程机械热管理技术研究与应用

工程机械马力大、负荷变化剧烈、工作条件恶劣，发动机冷却问题尤为突出，特别是在高原地区，工作在大负荷下高速运行，工程机械持续高温、散热能力不足已经成为影响使用的重要因素。恰当地对工程机械散热系统进行设计，并根据散热系统工作情况进行散热系统的结构设计和修改，是提高工程机械作业性能的一个重要方面。     

矿用调速器中IPM损耗计算及散热的研究

以15 kW矿用隔爆型调速器为研究对象,给出了采用SVPWM调制技术的IPM损耗计算方法,结合矿用调速器电气特性和煤矿的工况,分析矿用调速器的散热系统,通过热仿真软件FLOTHERM比较不同散热条件下系统温升情况,并通过实验验证仿真结果的正确性,最终设计了一种矿用隔爆型调速器的有效散热方式。     

车辆液力变矩器选型匹配方法与研究

在液力变矩器选配工作中,整车动力性、经济性仿真分析结论不足以支持选配工作,需借助发动机和变矩器共同工作特性曲线,全面分析变矩器在极端工况下的适应性能。为此以液力变矩器转矩传递理论为基础,对比不同性能参数变矩器和发动机共同工作特性曲线,对选型及标杆车变矩器共同工作区域进行对比分析来支持选配工作。分析表明:分析高原环境下变矩器和发动机共同工作的后备功率,可区分变矩器的适应能力,避免极端环境下动力输出不足。     

轮式装载机传动系统油温过高的原因分析

液力传动系统主要由发动机、液力变矩器和变速系统构成。液力传动通过变矩器可以自动无级变速,与一般机械传动相比,对于外界载荷变化具有自动适应性,可提高车辆的使用寿命,简化对车辆的操纵,因此被广泛应用于工程车辆与工程机械中。介绍了轮胎式装载机液力传动系统油温过高的危害,对油温过高的原因进行了分析,并提出了解决方案及维修方法。     

TS350矿用铲板式搬运车散热系统升级优化

通过对矿用铲板式搬运车散热系统的工作原理、结构设计和出现高温的原因进行研究，在不改变传动结构和发动机性能的前提下，同时确保符合该设备原有排放标准的基础上，对散热系统的工作原理、散热器的类型以及机架的结构进行合理的升级优化匹配设计，并通过实际工况试验，确保该设备在较恶劣的工作条件下也可正常稳定地运行，解决该类型设备由于散热系统设计缺陷导致散热效率低而引发传动系统高温、发动机高温的问题。     

装载机发动机支座的有限元分析与设计改进

对装载机发动机支座的结构特点与承载特点进行分析,总结出发动机前支座在装载机作业过程中的载荷工况。利用通用有限元分析软件ANSYS,实现对发动机支座的振动模态分析,并计算出各工况下发动机支座的应力分布云图,从而正确快速地指导发动机支座的设计改进。分析计算结果与改进思路可为同类工程机械问题的设计改进提供有价值的参考。     

双伸缩臂装载机工作装置仿真分析

为了精确合理地设计双伸缩臂装载机工作装置,借助机械系统动力学分析软件ADAMS对装载机工作装置模型进行了运动学和动力学仿真。通过对工作装置建模和载荷分配,实现了双伸缩臂装载机提臂掘起和满载举升2种工况的仿真。根据仿真结果,分析了举升液压缸在这2种工况下的受力情况。为验证仿真的可靠性,对举升液压缸在上述2种工况下的受力情况进行了常规方法的计算校核,计算表明仿真结果是正确的。     

煤矿车辆液力传动系统热平衡研究与计算

通过分析煤矿车辆液力传动系统工作中的能量损失产热和强制水冷式散热过程,提出一种适用于煤矿车辆的液力传动系统热平衡分析与计算方法,以液力变矩器全工况范围内泵轮转矩和转速为目标,找到防爆发动机与液力变矩器的共同工作点是整个分析计算的关键,并运用MATLAB软件计算出整个共同工作范围内液力变矩器泵轮的转矩和转速,得出全工况下系统发热量,然后根据建立的热平衡方程,计算出冷却系统需要的散热量和油冷器的散热面积。以某WCJ5E防爆胶轮车为研究对象进行了实例计算,验证了该热平衡分析计算方法在煤矿车辆上的正确性与适用性。     

基于AMESim的矿用自卸车发动机热管理模型参数设置与研究

建立矿用自卸车发动机冷却系统的一维热管理数值仿真模型,阐述了模型中各零部件参数设置的原理及所采用的计算方法。在环境温度20和40℃下,对发动机额定工况下冷却介质温度变化进行仿真,利用发动机热管理台架试验对模型进行检验。仿真结果与试验数值较好吻合,验证了一维模型的合理性,计算结果满足实际工程的需求。该方法可用于进一步讨论不同结构零部件对发动机冷却系统的影响,为实际工程中冷却系统的设计、匹配和优化提供有效的方法。     

装载机铲斗有限元及疲劳分析

针对ZL08-II型轮式装载机的铲斗,通过Solidworks建立了与实际情况相同的三维有限元模型,在典型载荷工况下,进行静态结构分析,得到了整个工作装置的应力、位移分布,最后对铲斗进行了疲劳分析,分析的结果可作为装载机工作机构设计和结构优化的依据,对工程机械及同类结构的设计与计算有一定的工程指导意义。     

一种矿用车辆制动器的散热系统

矿用机械中常用到湿式制动器的摩擦生热机理及热量传导理论,分析动片及静片摩擦生热机理,探究其能量转换关系。在制动器采用散热系统强制散热的情况下,对系统存在高压及散热流量不均问题进行分析,针对温度对湿式制动器性能的影响,设计一种节流分流阀控的制动器散热系统。该系统可以在保证制动器承压安全的前提下,对制动器进行强制散热,且保证每个制动器通过的流量分配均匀,同时运用AMESim仿真软件对所设计的散热系统进行仿真分析,仿真结果验证了设计的节流分流阀控的制动器散热系统的正确性,有效地解决制动器高温的问题。     

掘进机截割部混合动力传动系统设计与分析

为提高掘进机在深部煤岩工况下自适应性和掘进能力,分析了现有纵轴式悬臂掘进机在掘进时的工作特点以及截割部存在的问题,提出基于行驶系液压动力与原截割电机转矩耦合的截割部混合动力传动方案。对新截割传动系统进行合理的参数匹配并建立相关部件的力学模型,探索了不同工况下混合动力传动系统的工作模式。对新型掘进机的自适应性以及突变工况下系统缓冲特性进行了模拟分析,结果表明：新型混合动力截割系统能够有效适应负载变化,主截割电机可维持在恒功率高效率点附近工作;液压系统的柔性对突变工况下的冲击载荷有明显的缓冲作用。分析结果对新型采掘装备设计提供参考。     

发动机对工程机械动力舱内热环境的影响分析

针对由于矿用轮式装载机冷却系统散热效率较低,造成整机行走困难以及工作装置提升无力的问题,基于虚拟风洞的仿真模型,对装载机动力舱热环境进行了三维CFD仿真。预测了排气管和消声器等高温热源对热环境的影响规律,得到了分别在吹风式风扇和吸风式风扇工况下的动力舱内部流场和温度场分布,并对高温热源进行了隔离。对装载机在典型作业工况下进行了试验测试,得到了结构改进后的整车热平衡测试结果,表明高温热源进行隔离后,整车热平衡得到明显改善。     

基于ADAMS的液压绞车减速系统设计及运动特性分析

利用SolidWorks及其插件设计了液压绞车的减速系统模型,并在ADAMS环境下结合工况数据进行了运动特性仿真分析,得到了与理论计算结果较为一致的结论,验证了计算的正确性,为下一步性能测试实验奠定了坚实的基础。     

基于ADAMS的柴油机曲轴系统多体动力学仿真

采用三维设计软件Pro/E对柴油机曲轴系统进行了结构设计,在机械仿真软件ADAMS环境中搭建了柴油机曲轴系统的虚拟样机模型,同时对该系统进行了运动学和动力学仿真分析。具体分析了气缸活塞位移、速度及加速度的运动规律,以及气缸侧压力和曲柄销受力情况;同时对作用在曲轴上的扭矩进行了分析。结果表明采用虚拟样机技术可提高发动机曲轴系统的设计水平和设计效率,同时对提高发动机整机性能也有一定的参考意义。     

基于RBF神经网络PID的双护盾推进系统仿真分析

介绍了双护盾掘进机推进系统的工作原理,并在AMEsim环境下建立了其液压系统模型,根据实际情况对相关参数进行了优化设计。此外,考虑到系统的时变非线性及复杂工况的影响,采用了基于RBF神经网络的自整定PID控制算法。运用MATLAB软件编写了相应的S函数,通过AMEsim/Sinulink与AMEsim进行了模块化联合仿真分析。结果表明,与常规PID控制相比,该控制器易于实现PID参数的自整定,能明显改善系统的鲁棒性和适应能力。     

梭车用大功率变频器散热系统的设计

针对梭车行走变频器和输送变频器功率大、发热量多的情况，根据整车结构与运行工况，通过对变频器箱结构、水箱散热面积、循环水流量及元部件选取的计算，设计了一种循环水散热系统。实践应用证明，该散热系统设计较为完善，其设计思路和方案可为其他类似工况冷却系统设计提供技术参考。     

偏心跟管钻具钻进的仿真分析

针对偏心跟管钻具工作环境与受力作用复杂的情况,通过建立跟管钻具在地层中钻进的有限元模型,设定各种边界条件及载荷,运用有限元分析软件ANSYS 12.0对跟管钻具的钻进工况进行仿真模拟,分析钻具在钻进时与地层岩土体相互作用下的应力应变情况。根据模拟分析结果能够更清楚地了解钻具钻进时的应力状态,并对钻具的设计、优化起到指导性作用以及为钻具设计结构的合理性提供了理论依据。     

680m~3浮选机关键结构仿真分析

介绍了680m3大型浮选机的结构组成及工作原理,分析了主轴、叶轮、定子等关键结构的作用工况。采用基于有限元的计算机仿真分析方法对不同工况条件下的主轴、叶轮、定子的应力、应变及变形情况进行了分析,得到主轴、叶轮及定子的强度设计安全系数分别为3.24、3.38和3.95;叶轮下缘处最大变形为1.96mm,占叶轮定子间隙设计值的1.3%;启动工况下定子顶部最大变形量达到6.83mm;主轴及叶轮前10阶固有频率与主轴叶轮旋转频率相差较大,不存在共振风险。研究工作为680m3浮选机关键结构的进一步优化提供了依据。     

矿用宽体车发动机热平衡仿真与试验

以矿用宽体车的发动机水冷系统为分析对象,利用一维热流体仿真软件Flowmaster搭建其热平衡模型,对发动机的冷却系统进行仿真分析,同时与宽体车的热平衡试验结果进行对比分析。计算结果表明,软件仿真分析结果与热平衡试验数据基本吻合,证明了仿真模型的可靠性,为实现发动机冷却系统的快速设计和匹配提供了理论依据。