液压挖掘机能量回收系统的仿真分析

普通液压挖掘机在典型工况下,动臂、斗杆和铲斗下降存在着巨大的势能浪费,并且由此而引起液压元件发热、失效等问题.针对这些情况,设计一种由换向阀、液压马达、发电机和蓄电池组成的能量回收系统.采用AMESim建立了挖掘机工作装置和液压系统的仿真模型.仿真结果表明:在一个工作周期中,动臂可回收能量最高,且其对应回收系统中蓄电池的荷电状态值(SOC)增加最多.所以在进行混合动力挖掘机设计时,优先对动臂的能量进行回收,可以在控制装机成本的情况下,最大程度地实现节能.     

基于旋量理论Kane方程的挖掘机工作装置动力学分析

旋量是机器人研究中的重要工具,且其计算优势明显,建模过程几何意义突出。将挖掘机视作4自由度单开链机构,根据旋量理论建立了挖掘机动力学模型,旋量将挖掘机末端铲斗轨迹的位置与姿态变量分离,为提高控制精度奠定基础,且其计算简洁,利于实现挖掘机轨迹实时控制。文中根据旋量理论求取了挖掘机上部转台、动臂、斗杆与铲斗的物体雅可比矩阵,分别表示作用于挖掘机上部转台、动臂、斗杆与铲斗的主动力旋量与惯性力旋量,通过旋量形式Kane方程,建立了置于刚性水平土壤基上的挖掘机工作装置动力学模型。最后由相关挖掘机参数进行仿真,结果验证了所建模型的正确性。     

工作装置匹配特性对挖掘机挖掘性能的影响研究

为研究液压挖掘机理论挖掘力与主动液压缸充分发挥比之间的匹配特性对挖掘性能的影响规律,以主动缸充分发挥比和动臂缸闭锁限制比为一设计因素、以实际挖掘力与设计最大挖掘力之比为另一设计因素,考虑不同挖掘工况建立目标匹配函数。以某36.5 t反铲液压挖掘机为例,通过匹配工作装置铰点位置和设计因素的权重系数来建立优化匹配方案,基于图谱叠加法分析验证不同优化匹配方案对挖掘性能的影响。结果表明：减少主动缸充分发挥比和动臂缸闭锁限制比,增大实际挖掘力与设计最大挖掘力之比权重系数,使得动臂和斗杆的尺寸增加,铲斗和连杆尺寸减少,工作装置各项作业范围参数均有提高;铲斗挖掘和复合挖掘在闭锁限制比变化不大且主动缸充分发挥比有所降低时,使得二者最大挖掘力均有提高,而斗杆挖掘性能表现与之相反。     

挖掘机工作装置运动学建模与仿真

以液压挖掘机的工作装置为目标,分析运动学三种状态空间变量间的关系,在MATLAB/Simulink仿真环境下对系统进行运动学建模与仿真.通过给定铲斗末端轨迹,求解分析同转马达、动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的位移变化关系以及给定执行器位移变化图求解末端轨迹,验证了运动学模型的正确性.基于正运动学分析和装置工作原理,实现了...     

挖掘机工作装置复合动作性能提升分析与试验

为提高挖掘机工作装置复合动作协调性,在相应位置布局传感器,对3台大型液压挖掘机工作装置复合动作进行性能对标试验。根据设计的试验方式和分析方法,以先导压力开始上升时间为起始点,对工作装置运动时间和时间差进行统计;综合复合动作中液压系统的实时采集数据和MATLAB软件处理结果,分析各挖掘机液压系统的设计细节对工作装置复合动作协调性的影响。在某挖掘机液压系统中增加流量再分配功能,对比改进前后的复合运动效率和协调性。结果表明:在动臂大腔和斗杆大腔液压系统间加入斗杆调速阀并在铲斗大腔液压管路中增加限流阀,可明显提高工作装置复合运动的效率和协调性。     

一台液压挖掘机的改造

一台液压挖掘机的改造北京液压件厂（北京密云：１０１５００）张治宇某工地一台液压挖掘机,使用多年,动作失灵。经我们现场察看,这是一台１８ｍ３进口液压挖掘机,包括柴油机驱动的两台高压大排量液压泵和一台小型控制泵,以及液压控制部分和动臂缸、斗杆缸、铲斗缸...     

基于Matlab和AMESim的M8阀组的建模与仿真

以力士乐的M8阀为研究对象,对其进行测量,获得相关几何参数。推导了M8阀的半圆形、U形节流槽的最小过流面积,并利用Matlab对其相应函数表达式进行了编程。将M8阀P-A口的节流槽几何参数代入Matlab编辑的函数表达式得到了半圆形、U形节流槽的过流面积与阀芯位移的特性曲线。分析了M8阀的工作原理并根据其原理建立AMESim HCD模型,以三联M8阀分别控制挖掘机的动臂、斗杆及铲斗油缸建立挖掘机工作装置的AMESim HCD仿真模型,以某企业大型挖掘机的相关参数对仿真模型进行参数设置。通过仿真得到模型工作装置中相关液压元件的压力、流量相关参数,给出了动臂联的压力、流量等相关参数曲线。最后用实测数据和仿真结果进行了对比,结果证明该方法是可行的。     

基于AMESim的液压挖掘机运动仿真及控制参数优化

运用法国AMESim软件平台对液压挖掘机的工作装置进行了建模,通过设置主要参数,实现了该机电液一体化系统的动态仿真,并运用Design Exploration优化工具箱对PID控制器参数进行了自动优化.结果表明,经过优化的PID控制器使动臂液压缸跟踪误差降低57.4%,斗杆液压缸跟踪误差降低26.7%,铲斗液压缸跟踪误差降低4.3%,与原始方案相比均有较大的改善,因此能够实现较精确的运动轨迹,并且此法减少了传统确定PID控制参数的反复调整试凑的时间,从而提高了设计的效率.     

基于多仿真模型的动臂势能再生控制策略研究

液压挖掘机工作时,动臂频繁下降会造成大量重力势能浪费,因此动臂势能再生能够有效提高挖掘机能耗效率。基于1.7×104 N液压挖掘机实验平台,设计一种组合式节能型动臂结构及其液压再生回路,建立动臂动力学模型、液压模型与控制器模型,进行多仿真模型联合仿真,提出基于模糊PID控制策略进行动臂势能再生控制。结果表明：与传统PID控制的无蓄能器模型相比,模糊PID控制的动臂势能再生系统节能效率达到25.57%,高于传统PID控制策略的18.04%。     

液压挖掘机可回收潜能研究

为最大限度地挖掘液压挖掘机的可回收潜能,以某公司8 t级液压挖掘机为研究对象,开展了液压挖掘机各执行机构可回收能量大小研究。基于液压挖掘机各执行机构工作原理,建立了挖掘机机械结构及可回收能量液压系统模型。以液压挖掘机国际通用标准工作循环,仿真分析了挖掘机各执行机构可回收能量大小,并通过试验验证了数学模型及仿真结果的正确性。研究结果表明:标准工作循环,液压挖掘机动臂、斗杆及回转机构可回收能量分别为33.21、11.76和18.74 k J,为液压挖掘机能量回收系统的开发提供了理论基础。     

挖掘装载机工作装置运动特性分析及控制

针对挖掘装载机多路阀阀口流量控制稳定性不够、导致整机工作效率不高的问题,建立多路阀电液比例控制系统模型,实现挖掘装载机多路阀流量智能调控。基于D-H原理实现装载工作装置运动学和动力学分析;运用MATLAB/Simulink建立装载工作装置的机电液耦合仿真模型;设计PID控制算法实现液压多路阀口流量智能控制,提高装载工作装置运动精度和控制效果。仿真结果表明:基于Simulink平台能够准确高效建立复杂系统机电液联合仿真模型,满足铲斗的平移性和装载工作装置定角度运动的要求。     

基于MATLAB-AMESim的挖掘机铲斗电液比例系统模糊PID控制仿真分析

以某一型号液压挖掘机的铲斗电液比例系统为研究对象,针对电液比例系统存在的非线性、时变性等问题,利用AMESim建立该系统的基本物理模型;利用MATLAB中的模糊工具箱设计适用于该系统的模糊PID控制器;结合MATLAB、AMESim软件各自的长处,完成联合仿真,比较PID与模糊PID两种算法的控制性能。仿真结果表明:与PID控制相比,铲斗电液比例系统在模糊PID控制下具有更好的轨迹跟踪性能。     

基于DEM-MBD耦合的液压挖掘机动力学仿真分析

在实际工况下,液压挖掘机工作装置受到的载荷较大且具有强时变性,因此工作装置各组成杆件及液压缸较易出现各种形式的失效。针对以上问题,选取某型号液压挖掘机作为研究对象,根据液压挖掘机工作装置实际挖掘物料工况,利用多体动力学软件ADAMS建立液压挖掘机虚拟样机模型并利用离散元软件EDEM建立物料模型。通过DEM-MBD耦合仿真分析方法,对液压挖掘机工作装置进行动力学仿真分析,主要获取挖掘物料过程中铲斗受力变化曲线、不同时刻铲斗受力云图,通过对其分析,能够获取铲斗在挖掘作业过程中受力变化情况,为铲斗的有限元分析、优化设计提供理论依据。     

基于ITI-SimulationX的液压挖掘机多路阀建模与仿真

利用ITI-SimulationX软件二次开发平台,对某液压挖掘机铲斗液压缸用多路阀基本单元——固定节流阀进行封装,建立了多路阀主阀模型,在此基础上,建立铲斗液压缸系统模型并仿真,获取了多路阀主阀各端口压力、流量以及铲斗液压缸活塞杆位移与速度曲线。结果表明:多路阀主阀设计参数合理,控制性能可靠,能够保证铲斗液压缸平稳运行。     

挖掘机斗杆载荷谱测试方法及其数据处理

为编制液压挖掘机斗杆载荷谱,提出了液压挖掘机斗杆载荷谱测试方法,并对某型号液压挖掘机进行现场测试试验。采集了此机型实际作业过程中典型工况和极限工况的各油缸大小腔压力以及油缸伸缩量的时间历程曲线。以挖岩工况的试验数据为对象,利用Ncode对数据进行时域分析和频域分析,并进行去除趋势项以及滤波等预处理。对挖掘机工作装置进行了受力分析,建立力系平衡方程,利用MATLAB求出斗杆各铰点受力的时间历程。斗杆各铰点受力具有周期性,不同作业段的载荷差异较大,故以作业段为单位进行平稳性和各态历经性检验。通过对数据处理结果的对比和分析,为进行载荷谱编制以及室内模拟实验做准备。     

基于PRO/E的挖掘机液压轴的受力分析与仿真

针对液压挖掘机在进行挖掘作业时各杆件的运动情况，以PRO／E的CAM和CAE功能为基础．利用Mechanism和Mechanica两个模块，进行动态仿真，对其动力臂液压轴、斗杆液压轴、和铲斗液压轴进行应力分析，用图表表示仿真结果。     

基于ANSYS和神经网络的液压挖掘机动臂轻量化设计方法研究

以挖掘机的动臂结构为研究对象,构建考虑静态强度、刚度、轻量化等性能的优化设计数学模型,以ANSYS软件为工具,对挖掘机动臂进行了轻量化设计计算,针对轻量化设计过程中设计变量非线性的特点,建立了人工神经网络的模型,对ANSYS软件优化设计的结果进行了验证,有效地降低了动臂的质量。结果表明,用两种方法结合起来进行轻量化设计的方法合理可行,对其他的机械进行轻量化设计具有一定的指导意义。     

多路阀控液压系统在工程机械中的应用研究

针对挖掘机挖掘工况的复杂性,采用AMESim以铲斗挖掘为例对挖掘机的多路阀控液压系统进行分析。结果显示:在铲斗齿尖过垂直位置之前,有杆腔压力一直大于无杆腔压力,在开始阶段液压泵出口压力为0,随着阀芯的移动,中位过流面积逐渐减小,系统开始建立压力。