大型液压挖掘机工作特性联合仿真研究

为了研究目前国内最大吨位（斗容量15 m3、机质量260t）的矿用正铲液压挖掘机工作特性,首先在小型挖掘机上对采用的机械系统动力学与液压系统联合仿真方法进行验证,通过对比试验与联合仿真结果,确认了联合仿真研究方法能够较准确地模拟挖掘机的真实工作环境。在此基础上,采用ADAMS和AMESim软件,对斗容15m3矿用挖掘机工作装置与液压系统进行联合仿真研究,通过仿真获得了挖掘机整个挖掘过程中工作部件对各个转动轴的转动惯量,计算出各个液压缸的位移曲线、速度曲线和压力变化曲线以及铲斗齿尖挖掘轨迹。     

负载口独立控制挖掘机机液耦合模型建立与试验

负载口独立控制挖掘机系统是一个包含许多未知参数的机液耦合系统。为了准确建立参数化模型,需要精确地辨识各元件参数,并包含机械系统与液压系统的耦合联接。为此首先建立各系统的数学模型,通过试验测试获得各个关键参数。采用基于试验测试结果的NLPQL多目标优化方法寻优难以估计特性参数的最优值,提高参数辨识的速度和精度。基于辨识参数的数学模型,建立参数化的机液耦合仿真模型。相比于现有研究中的联合仿真模型,该模型在同一参数化平台下运行,计算时间短,并且易于根据不同工况修改机械系统参数,仿真效率更高。最后将2 t小型挖掘机的试验结果与仿真进行对比,结果证明该仿真模型具有较高的计算精度,可为负载口独立技术在移动液压中的控制策略研究提供参考。     

大惯性回转系统速度位置复合控制特性研究

传统工程机械液压回转系统位置控制一般采用驾驶员在环的控制方式,靠驾驶员的观测实现定位,由于驾驶员反应较慢,会影响生产效率和作业的一致性,难以满足对回转定位精度要求较高的工程作业。针对这一问题,在进出口独立控制液压回转系统的基础上,提出采用速度位置复合闭环控制方法,加入速度前馈用于减小跟踪误差,同时加入压差反馈和速度反馈用于减小压力和速度波动,改善系统运行平稳性。首先建立了液压挖掘机回转系统多体动力学机电液联合仿真模型,对所提控制策略的有效性进行了验证;并以液压挖掘机为研究对象,构建了进出口独立控制回转试验测试系统,对所提出的控制方法进行了试验分析。仿真和试验结果表明,对于不同的期望速度和期望位置,无论回转系统正向还是反向运行,都可以获得较高的定位精度,定位误差在0.5°~1.5°之间,而且与开环控制相比,系统运行压力和速度波动明显减小,最大波动压力减小了41.6%,运行平稳性提高。     

大惯性回转系统速度位置复合控制特性研究

传统工程机械液压回转系统位置控制一般采用驾驶员在环的控制方式,靠驾驶员的观测实现定位,由于驾驶员的反应较慢,会影响生产效率和作业的一致性,难以满足对回转定位精度要求较高的工程作业。针对这一问题,在进出口独立控制液压回转系统的基础上,提出采用速度位置复合闭环控制方法,加入速度前馈用于减小跟踪误差,同时加入压差反馈和速度反馈用于减小压力和速度波动,改善系统运行平稳性。首先建立了液压挖掘机回转系统多体动力学机电液联合仿真模型,对所提控制策略的有效性进行了验证;并以液压挖掘机为研究对象,构建了进出口独立控制回转试验测试系统,对所提出的控制方法进行了试验分析。仿真和试验结果表明,对于不同的期望速度和期望位置,无论回转系统正向还是反向运行,都可以获得较高的定位精度,定位误差在0.5°～1.5°之间,而且与开环控制相比,系统运行压力和速度波动明显减小,最大波动压力减小了41.6%,运行平稳性提高。     

液力变矩器液压系统设计与动态特性仿

设计了液力变矩器液压系统.通过理论算法设计出各个阀体的结构尺寸.采用ITI-SimulationX仿真软件建立了某液力变矩器液压系统动态仿真模型.对液压系统的动态特性进行了仿真分析,并把仿真分析结果与试验测试结果进行了对比.结果表明,仿真模型能够较好地与试验测试结果吻合.分析了液力变矩器液压系统压力和流量的仿真结果,以及液压系统不同结构参数对系统动态特性的影响.     

基于ADAMS的大功率拖拉机牵引性能仿真试验

基于ADAMS建立了大功率拖拉机整机动力学仿真模型和各系统动力学仿真模型,提出建立针对不同土壤条件的拖拉机轮胎-地面仿真模型的方法,对拖拉机牵引性能及其影响因素进行了仿真分析。研究结果表明,所建立的拖拉机整机动力学仿真模型和各系统动力学仿真模型是合理的,为在不同土壤条件下进行大功率拖拉机虚拟试验场仿真试验奠定了基础。     

大型矿用正铲液压挖掘机水平推压特性联合仿真

在设计目前国内最大(斗容量为15 m3,质量260 t)的正铲挖掘机中,提出采用泵阀复合流量匹配的电液比例控制方法实现水平推压.通过计算机协调的比值关系确定平推中供给各液压缸的流量,采用ADAMS和AMESim软件,对设计的矿用挖掘机水平推压过程进行机械系统动力学与液压系统的联合仿真研究.在小型挖掘机上对斗杆挖掘过程各个液压缸的位移、速度和压力进行测试试验验证,结果表明联合仿真研究能够较准确地模拟挖掘机的真实工作环境.     

基于AMESim与Simulink的电动液压助力转向系统的联合仿真

在AMESim和MATLAB/Simulink平台上分别建立电动液压助力转向系统的动力学模型和PID控制的ECU模型,通过创建S函数实现AMESim和Simulink的接口互连。根据所建模型进行联合仿真,联合仿真结果表明,本文所建立的EHPS系统的动力学模型和控制算法是正确的。     

基于ADAMS的农用挖掘机工作装置的动力学仿真

为了进一步提高农用挖掘机性能,降低生产成本,以农用挖掘机工作装置为研究对象,在Pro/Engineer中建立了三维模型,将模型导入到ADAMS中建立了挖掘机工作装置的虚拟样机。对其进行了动力学仿真分析,得到了在动臂受力最大的工况下,挖掘机进行转斗挖掘时动臂上4个铰接点受力的变化规律曲线,分析结果为进行动臂的有限元分析提供了依据。     

汽车线控液压制动系统的稳定性分析

阐述了线控液压制动系统的发展状况和结构特点,建立了相应的线控液压制动和整车动力学模型.并对基于线控液压制动系统的汽车稳定性进行了分析,制定了相应的控制策略,以实现对汽车的稳定性控制.最后进行了低附着路面转弯制动工况仿真,仿真结果表明,线控液压制动系统对车辆稳定性起到了很好的控制效果.     

自走式块茎挖掘车液压转向机构优化分析

为满足自走式块茎挖掘车的转向要求,设计了一种自走式块茎挖掘车的液压五杆转向机构。通过建立自走式块茎挖掘车前轮液压缸转向机构的力学模型,得到了液压缸推力F2与转臂夹角β、力矩M及五杆垂直距离Lx之间的关系。采用ADAMS软件对前轮液压转向机构进行了优化设计,分析了自走式块茎挖掘车左右转向时液压缸的行程及液压缸的受力情况,并以设计数值为参考优化了块茎挖掘车转向机构的结构布置。优化结果为自走式块茎挖掘车前轮全液压转向机构的设计提供了参考依据。     

并联油液型混合动力挖掘机发动机转速控制方法

通过对并联式油液混合动力挖掘机的原理和结构分析,提出一种改进的油液混合动力结构方案。采用双向液压马达代替二次调节泵,通过不同开关阀组合控制辅助动力系统回路。利用Simulink对该系统建模后,获取相应元器件尺寸参数及控制参数。采用双转速工作点切换的控制策略,在改装后的油液型混合动力挖掘机上进行实验。实验中利用整合负载预测的发动机转速PID控制方法对发动机目标转速、辅助油液动力系统输出扭矩进行调节。仿真和实验分析表明,该发动机转速控制方法可以有效改善油液型混合动力系统中发动机转速波动,使之稳定在高效燃油区域内,综合节能效果提高14%。     

基于离散元法的三七仿生挖掘铲设计与试验

为减小三七收获过程中的挖掘阻力,以三七根茎及种植土壤为研究对象,测定本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎的离散元模型,分析根土粘结机理,利用Hertz-Mindlin with JKR建立三七根茎-种植土壤离散元复合模型;建立并分析挖掘铲的理论力学模型,确定仿生挖掘铲设计尺寸(长×宽×厚)为：360 mm×150 mm×8 mm、入土角30°、铲尖半角60°;采集野猪头三维模型的点云数据,确定仿生铲的结构曲线方程,建立仿生挖掘铲的三维模型;开展仿生挖掘铲与平面挖掘铲的仿真对比试验,追踪颗粒位移流向得平均位移以及平均挖掘阻力,分析颗粒的速度矢量明晰了挖掘铲面的减阻机理,得仿生挖掘铲的仿真试验减阻率为19.15%;利用高速摄影和阻力采集设备开展土槽试验,结果表明土壤颗粒流向与仿真趋势一致,仿生挖掘铲和平面挖掘铲的平均挖掘阻力为1 207.23、1 594.49 N,仿生挖掘铲减阻率为24.29%,与仿真试验减阻率十分接近,验证了离散元模型准确可靠、挖掘铲力学模型构建准确,仿生结构设计合理。     

纯电驱动工程机械自动怠速系统参数优化与试验

针对工程机械节能需求,考虑挖掘机的典型工况,以保证在取消怠速恢复工作时执行器入口能快速建立压力为目标,提出一种基于蓄能器的二级怠速控制系统,通过检测先导手柄压力、液压泵出口压力、执行器入口压力和蓄能器压力等作为判断条件,制定驱动电机转速切换规则。对影响怠速过程的关键元件液压蓄能器的性能参数进行分析,以选定的蓄能器参数在某1.5 t纯电驱动挖掘机上进行试验,结果表明所提出的二级自动怠速控制系统能在两级怠速之间切换,且具有蓄能器的自动怠速系统,与无自动怠速控制的系统相比,节能达36%;与无蓄能器的自动怠速系统相比,恢复工作时执行器压力建立更迅速,压力更平稳,具有较好的操作稳定性。     

挖掘机器人虚拟样机技术的实现策略

分析了虚拟样机技术的特点和优势，研究了挖掘机器人虚拟样机技术的实现策略。将挖掘机器人划分为有机关联的单学科系统模型，分别由不同学科专家在支撑软件上并行建模，利用计算机网络和系统集成技术将多个子系统模型在仿真环境中集成为虚拟样机。     

液压挖掘机工作装置固有频率的试验灵敏度

在液压挖掘机工作装置模态测试的基础上,进行了质量、刚度对固有频率影响的试验灵敏度研究。分析结果表明:在斗杆与铲斗耳板连接处、铲斗耳板及铲斗侧壁等位置处,刚度对结构固有频率影响最为灵敏;在铲斗的耳板、侧壁、斗底和斗杆等位置处,质量对结构固有频率影响最为灵敏。得出了对结构动态优化设计有指导意义的结论,为开展液压挖掘机工作装置的动态优化设计提供了依据。     

小型液压挖掘机电驱动动力源特性研究

传统液压挖掘机多采用定转速柴油发动机驱动液压泵作为动力源,针对发动机经常工作在低效区,油耗大、能效低、排放严重等问题,提出一种变转速感应电动机驱动变量泵动力源,以变量泵快速响应特性弥补变转速电动机动态响应慢的不足。为了充分了解所设计的电液动力源特性,从理论和试验两个方面研究了电液动力源动静态特性。与传统发动机驱动液压泵动力源系统进行了测试对比,结果表明,设计的变转速-变排量动力源在负载扰动测试中转速波动降低了23.5%,在动臂举升过程中,泵输出压力和流量的上升时间分别缩短了14.9%和26.3%,均优于传统发动机驱动液压泵动力源。     

基于AMESim的正流量挖掘机恒功率泵模型分析

为了研究正流量挖掘机液压系统特性,以某型号挖掘机液压系统作为研究对象,利用AMESim软件搭建挖掘机恒功率泵整体仿真模型。通过设置不同的活塞缸反馈力,得出对于系统响应时间的影响;通过设置不同的泵调节信号,得出液压泵不同工况下的恒功率工作能力;通过设置不同的恒功率工作点,分析系统可调节能力大小。泵的恒功率特性为液压系统的研究提供了重要参考。