基于广义既约梯度算法的反铲工作装置优化设计

为了提高挖掘机反铲工作装置的作业性能,对反铲工作装置进行分析,确定影响工作装置性能的关键参数.利用ADAMS软件,通过参数化点坐标的方法建立工作装置虚拟样机模型.将反铲工作装置分解为2组:铲斗机构和动臂、斗杆机构.先优化铲斗机构,然后在铲斗机构最大传动比位置上对动臂、斗杆机构进行优化.将反铲工作装置的力学性能优化目标通过线性加权和法构造为单目标函数,工作范围优化目标转化为约束函数,并以铰点的位置坐标作为优化变量,利用广义既约梯度(GRG)算法,完成了工作装置的多目标优化设计.优化后的模型,其挖掘力、提升力及工作范围等性能均优于原设计方案.     

伸缩臂叉装车变幅机构的铰点位置优化

鉴于伸缩臂叉装车变幅机构的铰点位置的确定直接影响变幅液压缸的负载值和压力冲击,分析了变幅机构的工作特性,以提高传动力比和降低油压波动值为目标,采用统一目标函数法建立多目标优化设计数学模型,利用Matlab遗传算法工具箱对变幅机构的铰点位置进行优化.结果表明优化后的尺寸能大大提高叉装车的变幅机构的作业性能.     

基于遗传算法的清洗车机架机构铰点位置优化

鉴于清洗车工作装置机架连杆机构的铰点位置直接影响油缸的最大工作压力,文章在分析清洗车工作装置运动的基础上,以液压缸的最大作用力最小为目标函数,建立针对铰点位置的优化模型;采用遗传算法,利用Matlab优化工具箱,对铰点位置进行优化;根据优化结果,建立隧道壁面与声屏障清洗车工作装置的动力学模型,比较优化前、后液压缸的受力情况。优化结果表明,优化后的铰点位置大大降低了液压缸的工作压力。     

正铲液压挖掘机挖掘性能图谱叠加分析法

大型正铲液压式挖掘机的主要工作装置是由动臂、斗杆、回转机构、铲斗等几个部分组成的串联开链机构,这种构造的主要优点是:运动灵活、构造简单、操作方便等,在实际工作中得到越来越广泛的应用。本文是以提高挖掘机的性能为出发点,对正铲液压型挖掘机的工作装置机构进行分析研究,以正铲液压挖掘机的各铰点、豆齿尖以及重心为坐标,建立推广了正铲液压挖掘机性能方面分析的力学模型。在此基础上,第一次提出正铲液压挖掘机的性能的图谱叠加的分析方法。这种方法是把各种工况下的11张图叠加在同一张图谱上再进行研究分析,这样比原来能更加全面并且直观的反应出正铲液压挖掘机的挖掘性能。从而实现对正铲液压挖掘机的工作装置的整体优化。     

基于虚拟样机技术挖掘机工作装置动力学分析及仿真

应用拉格朗日动力学原理建立挖掘机工作装置动力学数学模型,以某型23 t挖掘机工作装置为研究对象,采用Pro/E软件对该挖掘机工作装置建立三维实体模型,用虚拟样机技术与动力学仿真软件ADAMS对挖掘机工作装置进行运动学和动力学仿真,获得挖掘机工作尺寸参数、各铰接点处的受力情况及相关受力曲线。研究结果表明:运用拉格朗日动力学原理建立的挖掘机工作装置动力学数学模型,为挖掘机工作装置仿真研究提供了便利;最大挖掘高度、最大挖掘半径、最大卸载高度、最大挖掘半径停机面上最大挖掘半径与实际作业结果相吻合,通过动力学仿真分析得出的各液压缸受力曲线及挖掘机各关键铰接点的受力曲线,为挖掘机工作装置结构设计与产品优化提供了依据和方法。     

液压挖掘机的动应力测试与瞬态分析

采用动态测试和瞬态分析方法研究液压挖掘机工作装置在常态挖掘过程中的动应力特性,首先针对某反铲液压挖掘机的常态挖掘过程,搭建动应变、油压和角位移的同步采集测试平台;然后基于达朗贝尔动静法原理,分别建立动臂、斗杆和铲斗的动平衡方程,并代入测试数据计算出构件各铰点的动载荷谱,将其转换到随体坐标系中再进行瞬态分析.动态测试和瞬态分析对比结果表明,仿真应力与测试应力的变化规律一致,瞬态分析能够得到挖掘机工作装置整体的动应力特性,可以作为判断工作装置动应力分布规律和危险截面的依据.     

挖掘机工作机构应力应变可视化研究

考虑挖掘机工作过程载荷变化与工作机构位置的关联性,用有限元方法,对挖掘机工作装置进行结构设计和受力分析。首先在6t小型挖掘机上,分别针对斗杆挖掘和铲斗挖掘过程,用位移传感器和压力传感器测试出各个液压缸的位移、速度和对应工作腔的压力,计算出液压缸满载工作时,挖掘机大臂和斗杆的位置;再采用力矩平衡关系,计算出大臂和斗杆各个铰销点处的受力大小。以此数值作为有限元计算的载荷,计算出大臂和斗杆的应力分布云图,找出对应机构的应力集中部位和最大受力点。为进一步优化挖掘机工作机构、疲劳寿命预测提供理论依据。     

液压挖掘机工作装置仿真分析

基于三维软件pro／e建立了液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型。在多体动力学软件Adams中对工作装置虚拟样机进行了运动学及动力学仿真分析,得出了挖掘机工作装置主要工作范围尺寸及在典型挖掘工况下各铰点的受力情况。为挖掘机构件进行有限元分析及改进提供了依据。     

基于ANSYS的液压挖掘机工作装置有限元分析

针对YC225LC-8型液压反铲挖掘机,利用力学理论和方法对其工作装置在三种典型工况下进行受力分析.使用ANSYS对挖掘机动臂进行有限元静力强度分析,得出三种典型工况下的应力和应变云图以校核其强度.有限元分析结果显示:挖掘机动臂的静强度满足要求,其最大应力主要出现在液压缸和动臂连接的铰接点以及动臂和底座的铰接点处,这是对工作装置的强度起控制作用的一个重要因素.有限元分析结果对设计优化工作装置的具指导作用.     

基于MATLAB和ANSYS的挖掘机工作装置结构静强度分析

液压挖掘机反铲工作装置结构的复杂性和边界条件的多变性给对工作装置强度分析带来了很大困难.在对挖掘机工作装置受力分析的基础上,编程自动求解挖掘范围内各铰点受力,利用坐标旋转变换,得到用于各构件有限元分析的边界载荷,最后在ANSYS中编写载荷步文件自动对构件进行多工况静强度分析.实现了各构件有限元网格模型的共享和边界条件的自动获得,为各构件的多工况有限元分析提供了新的方法;同时也大大降低了对工作装置进行静强度分析的工作量.     

基于阻力特性的液压挖掘机复合挖掘力建模

基于挖掘过程中三缸联动的实际作业状态,提出复合挖掘力概念.根据动臂、斗杆和铲斗的各自分工确定复合挖掘力限制条件;利用阻力角和差值角的主值区间确定复合挖掘力方向角的取值范围;假设给定挖掘姿态下复合挖掘力大小随方向角渐变,建立复合挖掘力计算模型.以某36 t反铲液压挖掘机为例,验证了该假设的正确性.以真实挖掘轨迹和测试挖掘阻力为基准,对比现有理论挖掘力模型和复合挖掘力模型的计算结果,结果表明后者能够更准确地估算挖掘机的复合挖掘能力.该研究为挖掘机工作装置的优化设计和强度分析提供了评价标准和计算依据.     

挖掘机最大理论挖掘力的确定

运用矢量方法推导了任意工况和姿态下的理论挖掘力计算公式，提出了借助于优化方法确定挖掘机最大理论挖掘力及其姿态的新思想和新方法。通过实例分析计算，验证了这种方法的可行性，为分析计算挖掘机的挖掘力及其相应姿态提供了理论依据和新的计算方法。     

基于绩效对比标准的三层生产-分销系统的最优批量策略选择

针对包括生产商、区域配送中心(RDC)和分销商的三层生产-分销系统,考虑货物进出RDC的批量对系 统的影响进行研究。首先利用基于时间基准的最大公约数法优化生产-分销系统模型求得固定批量策略,从而使 供应链上的生产-分销成本最小,在此基础上进一步探讨生产-分销过程中各种可能的情景,得到生产-分销系统 的多重混合批量策略。本文定义了一个绩效对比标准,依据此标准对对固定批量模型和多重混合批量模型进行 求解,得出最优批量决策方案。最后以中石油东北化工销售公司的部分数据作为计算实验和灵敏度分析的来源, 结果验证了绩效对比标准和最优批量模型的有效性。     

液压挖掘机挖掘力计算新方法

以工作区域和挖掘点为对象,提出了一种研究理论挖掘力大小及其分布规律的新方法.首先求得挖掘点的空间位置,再利用逆运动学原理求解每个挖掘点对应的挖掘姿态,根据对应的限制不等式组求解每个挖掘姿态的理论挖掘力,最后得到每个挖掘点的理论挖掘力和整个挖掘区域的挖掘力分布规律.以某36t反铲液压挖掘机为例,验证了相邻挖掘点或相似挖掘姿态的理论挖掘力相近的假设.结果表明:在大多数挖掘点上新方法得到的理论挖掘力比传统方法有较大程度(20.2%)的提高,且更能准确地反映挖掘机在给定挖掘点上所能发挥的最大挖掘力.     

液压挖掘机铲斗振动掘削功率消耗研究

液压挖掘机工作时,铲斗液压缸无杆腔的油液压力间接反映了土壤的挖掘阻力.针对实验液压挖掘机独特的双阀芯液压系统及铲斗液压缸两腔所采取的控制策略,以“铲斗液压缸瞬时挖掘功率=无杆腔油液瞬时压力×无杆腔瞬时输入流量”为数学模型,探讨了液压挖掘机的功耗规律,将功耗规律对时间积分得到能耗规律;最后开展了大量的现场挖掘实验.结果表明,振动掘削相对于静态掘削不但可以有效地提高工作效率,而且还可以有效地降低挖掘阻力和功率消耗,且正弦波振动载荷的掘削效果明显优于三角波载荷.     

液压挖掘机动力学研究

通过对液压挖掘机在工作过程中工作装置所受到的力和运动之间关系的研究，对液压系统液体流动和工作装置运动分别对挖掘力的影响作出了定量分析，并建立了相应的数学模型。关键在于根据能量守恒定律，解决了不能直接用动静法研究因惯性力所引起的冲击载荷问题，并推导出两种计算动载荷（或瞬息力）的公式，使液压挖掘机在工作过程中可能出现的最大瞬息力的取值有了理论依据     

无人大型矿用电铲实验平台控制系统硬件设计

大型矿用挖掘机是露天矿山开采系统中的核心装备,其综合性能直接决定着整个矿山的开采效率.人工操作时由于电铲体积巨大、作业过程振动剧烈等,会影响挖掘机的综合挖掘效率.针对传统大型矿用挖掘机在复杂矿山环境下综合挖掘效率低、无法实现高效开采等问题,进行了一个无人大型矿用电铲实验平台控制系统的硬件设计与搭建,该实验平台控制系统下...     

挖掘机激光高程定位方法

为实现挖掘机的三维空间定位,在安装工作装置各关节角度传感器的基础上,又安装平台回转角度检测装置和平台倾角传感器,并在斗杆上安装激光接收仪用于检测地面激光发射器发射的水平激光相对于接收仪零位的高度。建立挖掘机的运动学模型,推导车体相对于大地的坐标变换矩阵,即完成三维空间的车体定位,并得到常用而简单的车体高程定位公式。然后,推导该定位车体位姿下铲斗坐标系相对于大地的坐标变换矩阵,导出挖掘深度定位公式,实现了挖掘机挖掘轨迹的三维空间定位,为实现挖掘机的三维空间轨迹精确控制与挖掘深度控制打下了基础。