油电混合动力挖掘机的关键技术研究

面对全球性的能源危机和环境污染,量大面广的挖掘机亟须在技术上寻求新的解决方案。油电混合动力技术采用发动机和电机复合驱动来改善发动机燃油经济性并可进行能量回收,是公认的节能减排最佳方案之一,已在车辆领域取得了卓有成效的进展。由于挖掘机与车辆在负载工况、能量回收途径、储能装置、操作性及可靠性等方面存在显著差异,须对挖掘机的混合动力技术开展专项研究。概述国内外、特别是浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室在动力复合模式与参数优化、动力系统控制、电动回转及制动能量回收、动臂势能回收及能量回收电机等油电混合动力挖掘机关键技术方面的解决方案及研究成果,并在研制的20 t混合动力挖掘机综合试验样机上得到充分验证。这些研究成果对油电混合动力技术在其他工程机械上的应用推广也具有重要意义。     

Performance and cost of fuel cells for off-road heavy-duty vehicles

Replacing hydrocarbon-powered off-road vehicles with hydrogen fuel cell-powered off-road vehicles can reduce carbon dioxide and criteria pollutant emissions in the agriculture, construction, and mining industries. Off-road vehicles perform challenging work in harsh environments that complicate deployment of their fuel cell-powered counterparts. Customers and vehicle manufacturers recognize the health and environmental benefits of emissions reductions but are compelled by the total cost of ownership of their vehicles. This study provides a novel technoeconomic comparison of hydrogen fuel cell + battery hybrid powertrains to traditional diesel powertrains for three hallmark off-road vehicles: tractors, wheel loaders, and excavators. Performance metrics include fuel cell engine power, hydrogen consumption rate, hydrogen storage system volume, energy-regenerative drivetrain efficiency, cost of capital, operating and maintenance cost, fuel cost, and fuel storage cost. Results demonstrate that state-of-the-art fuel cell-powered wheel loaders and excavators are currently cost competitive with diesel platforms by total cost of ownership: compact wheel loaders are 19% less expensive, large wheel loaders are equally expensive, mini/compact excavators are 11% more expensive, and standard/full excavators are 9% less expensive. If targeted improvements to cost, performance, and durability of fuel cell stacks and storage systems are achieved, fuel cell systems would be cost competitive for tractors and significantly lower total cost of ownership options for wheel loaders and excavators. This study also elucidates the relationship between performance, cost, and vehicle duty cycle and provides guidance for optimal deployment of fuel cell off-road vehicles.     

某矿山WK 20型挖掘机高压集电环改进

WK 20型挖掘机由于进线高压集电环在回转上、下平台之间，其空间属于半密闭空间，加之回转环轨润滑油在工作时被甩到高压集电环，给设备安全造成隐患，同时平台与环轨磨损，减小了集电环集靴的弹性空间，给集电环安全及环轨寿命造成不利影响。为从根本解决设备安全隐患和增加环轨使用寿命，结合其工作原理分析原因，制定了将高压集电环安装于上平台机棚内与低压集电环合为一体的方案。通过改进，杜绝了设备安全隐患，提高了环轨的使用寿命，对公司设备安全管理及成本管理都有重大的意义。     

日立EX400型液压挖掘机散热器的改装

通过对EX400型液压挖掘机散热器工作状况的调查和跟踪测量,获得了一批有用的数据,经过细致的计算和分析,证实了发动机水温过高原因在于该机的散热系统没有足够的裕度。提出了将液压油散热器与发动机冷却水散热器分开安装的解决方案,并详细介绍了改装的布置方案和达到的效果。     

液压挖掘机虚拟样机技术的实现

应用多刚体力学理论,建立了某单斗液压挖掘机的运动学模型.采用ADAMS软件作为多体系统虚拟样机仿真环境,建立了挖掘机机械系统仿真模型.在虚拟环境中通过对该挖掘机进行各种工作状态的模拟以及动力学仿真,确定了挖掘机的整机工作范围和一些特殊工作尺寸,得到了空载挖掘下动臂、铲斗和斗杆之间的速度、加速度及角加速度等的关系.为虚拟样机技术在挖掘机优化设计及性能分析奠定了基础.     

开挖复杂矿层的新型转式切削挖掘机

介绍了俄罗斯ΦP－1000型、MPΦ－1000型转式切削挖掘机的技术性能、机构特点及使用范围。     

基于虚拟现实技术的挖掘机模拟操作

以EON Studio软件平台为基础,综合运用计算机辅助三维建模、碰撞检测以及交互控制等技术,论述了基于虚拟现实技术实现挖掘机模拟操作的设计流程和具体方法,为挖掘机操作虚拟培训系统提供了技术基础。     

挖掘机工作装置辅助设计CAD系统

建立了挖掘机辅助设计ＣＡＤ系统,该系统适合于正铲八连杆机构与反铲八连杆机构两大类型挖掘机工装进行机械性能验算和设计,可进行挖掘包络图、斗杆挖掘图和铲斗挖掘图等的参数化绘制工作,以及对挖掘机的挖掘作业工况进行动画模拟等。     

挖掘机动臂故障排除一例

某型挖掘机阀组拆检修复后,动臂举升缓慢且不能回落,通过分析、拆解,发现故障是因动臂换向阀阀杆装配错误所致,重新装配后故障消失.     

基于遗传算法的挖掘机运动学方程反解分析

提出了一种基于遗传算法的挖掘机运动学方程的反解方法,并进行了计算机仿真研究。研究结果表明,遗传算法用于反解挖掘机运动学方程是可行的,并且具有较好的快速性和鲁棒性等优点,可用于挖掘机和机械手的优化设计和计算机控制系统的研究。