基于有限元技术的液压挖掘机动臂性能优化分析

以某型反铲液压挖掘机工作装置中主要部件动臂结构作为研究对象,利用三维参数化设计软件Pro/E建立动臂结构的三维模型,通过ANSYS和Pro/E软件的无缝接口设计,将动臂三维模型成功导入ANSYS中建立有限元分析模型,采用ANSYS软件中优化模块OPT作为研究平台对液压挖掘机的动臂性能进行优化.以动臂的体积最小(质量最轻)为优化目标,分析优化设计方法在实际中的运用效果.通过优化前、后结果对比表明,基于有限元技术的优化分析方法能快速有效地提高产品的设计效率,为同类零件的结构优化设计提供理论参考.     

液压挖掘机轨迹智能控制的研究

对挖掘机液压伺服机械手的轨迹提出了一种新的智能控制方法. 利用行程可测量油缸和先导伺服驱动方向阀构成的液压控制系统, 根据要求对动臂摆动机构系统的3个工作臂液压阀进行了有效控制,并给出了系统模型.     

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.     

液压挖掘机动臂势能再生系统的研究

为提高液压挖掘机的能量利用率,本文提出了一种新的动臂势能回收方法,把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到一个蓄能器,动臂下落时的势能转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用两个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有其他元件的能量转换回收效率高。通过仿真验证了这种方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。     

基于作业路径的液压挖掘机挖掘性能

为了解决中国液压挖掘机挖掘过程中挖掘力不足的问题,提出一种基于作业路径的液压挖掘机挖掘性能分析新方法。充分考虑挖掘机连续挖掘的习惯特点,定义挖掘作业路径由铲斗挖掘轨迹和斗杆挖掘轨迹复合组成,依据动臂工作位置将可行挖掘域分成一系列作业路径,基于挖掘作业路径上离散点的整机挖掘力参数来评估挖掘机的挖掘性能。基于新分析方法对1台中国产液压挖掘机和同吨位日本产液压挖掘机进行挖掘性能分析对比。研究结果表明:中国产挖掘机和进口挖掘机作业路径上最大挖掘力相差达20kN,斗杆挖掘充分发挥比例相差达12%,充分解释了中国自主生产的液压挖掘机挖掘性能不足的原因;该新方法对挖掘机的设计具有理论意义,同时推动了中国挖掘机研究工作的进一步发展。     

混合动力液压挖掘机能量回收系统仿真研究

混合动力在工程机械的应用是当前的研究热点,为了研究混合动力挖掘机执行机构能量回收的动态过程,用多体动力学软件Recurdyn建立逼真的液压挖掘机工作装置模型,用Simulink建立了液压回路能量回收系统中马达、发电机、动力电池模型,对动臂和斗杆势能的回收过程进行了研究.分析了动臂油缸、斗杆油缸在能量回收过程马达转速变化规律及负载电磁转矩变化规律,并对能量回收效率进行了分析.为混合动力在挖掘机的技术提升方面提供可靠依据.     

混合动力挖掘机综合效率优化管理策略

为克服片面优化发动机工作点的缺点,建立了并联式混合动力液压挖掘机系统综合效率数学模型,在此基础上结合挖掘机实际工况及蓄电池的使用特性,提出了动态管理混合动力挖掘机工作状态间转换的充放电优化管理策略及分段变电流的充放电控制策略. 仿真研究结果表明,蓄电池能迅速调整在高效区范围内工作,且采用该控制策略与采用综合效率最大策略相比整机油耗几乎相同,从而验证了该策略的有效性.      

悬架控制臂多目标拓扑优化

为了对悬架控制臂进行轻量化,并保证轻量化的悬架控制臂仍能满足动静态性能要求,采用了多目标拓扑优化的方法。首先以控制臂为柔性体在Adams/Car中建立悬架刚柔耦合模型并对该模型进行多体动力学分析,从而得到悬架控制臂在制动、转向及过凸包等极限工况时的边界条件;然后采用惯性释放的方法对悬架控制臂进行有限元静力分析及模态分析,并根据结果分析其动静态性能;再运用折衷规划法对该悬架控制臂进行多目标拓扑优化,并通过正交试验的方法确定目标函数的权重。最终得到的新控制臂模型重量比原模型降低18.1%,总体刚度及低阶频率都有提高,各极限工况应力均小于许用应力。结果表明,轻量化的悬架控制臂满足性能要求,验证了设计的合理性。     

面向液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定

针对传统液压挖掘机多路阀结构与整机性能间的耦合、液压控制系统精度低带来的整机控制不匹配问题,为实现液压挖掘机多路阀简单化设计和整机控制系统自适应变化,提出面对液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定方法.界定操纵电手柄输出为0-1数字信号,考虑整机多路阀结构特征,设计液压挖掘机电控多路阀的变参数一阶控制系统,提出综合系统冲击、能量利用率、跟随性三项指标作为参数整定的评价算法.通过设计电手柄-控制器-液压挖掘机整机性能表达的数字化平台三者衔接的半物理仿真平台进行试验,分析结果表明:控制系统有效,且控制器响应的一阶控制系统参数T、K可基于整机性能整定得出;时间常数T可由电控多路阀阀芯固有频率和阀芯开度决定,与阀芯阻尼比相关度较小.     

液压混合动力挖掘机回转装置控制方式的研究

为了降低挖掘机的燃油消耗,提高整机作业效率,提出了一种基于液压混合动力技术的挖掘机动力系统节能方案.该方案采用液压泵/马达独立驱动回转装置,可保证发动机工作于最佳燃油工作区,同时结合挖掘机回转装置的作业工况,通过分析液压混合动力系统的特点,对回转装置的控制方式进行了设计.针对回转系统参数的不确定性,设计了智能比例-积分-微分(PID)的分段变结构控制器,并通过仿真和模拟试验平台验证了控制器的有效性和适用性.研究结果表明,智能PID转矩控制方式更适合于回转装置的作业要求,相对于转速控制方式,系统响应速度快,回转装置运动控制平稳,能量回收率高,达到了理想的控制效果.     

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。     

基于树型结构层次分析法的挖掘机故障诊断

介绍了机械设备故障诊断中树型结构层次分析的方法及树型结构的建树步骤与建树规则,以挖掘机故障诊断为例建立了整机系统及液压子系统故障树型结构层次分析诊断模型,对挖掘机故障诊断进行了定性分析与定量计算.     

神经网络辨识的液压挖掘机LPV模型

针对液压挖掘机动臂关节的非线性建模问题,提出一种基于神经网络的线性变参数(LPV)模型的辨识方法.在各个工作点处根据其关节速度的一阶惯性加延迟模型,获得其关节角度模型;结合调度变量特性,采用神经网络辨识出LPV模型的参数,设计出挖掘机动臂在全局工作范围的LPV模型.通过仿真实验,验证了该方法的有效性和模型的准确性.     

液压挖掘机工作装置仿真研究

根据液压挖掘机工作装置结构的对称性,利用数学中的解析方法,将工作装置分成三角形和直线两种基本单元,从而建立起数学模型,分析了液压挖掘机工作装置的运动特性,使用VisualC 语言,采用Windows为平台,在动臂工作范围内,动态显示工作装置的举升、下降、平移、铲斗自放平等作业过程及铲斗铲掘、收斗、运输、卸料等特定的作业工况,完成了液压挖掘机工作装置的运动仿真过程,并用实例验证了仿真结果的有效性。     

浅析液压挖掘机回转故障的处理方法

目前,在挖掘机液压系统中,液压挖掘机回转无力是比较常见的故障。一般情况下是单向的回转无力,如果出现此类故障,就会严重影响整机作业,降低效率,甚至会出现机械无法作业的情况。本文通过对液压挖掘机的基本结构和工作原理进行了分析,总结出了液压挖掘机回转故障的处理措施,希望能给同行一定的帮助。     

高压输电线路救援机器人机械臂壳体拓扑优化设计

高压输电线路救援机器人轻量化是其实用性的关键性能之一.以高压输电线路救援机器人机械臂壳体为对象,采用拓扑优化的方法对该结构进行了优化设计,并依据优化结果对机械臂壳体进行了重构和验证分析.通过对重构前后的静应力对比分析表明,在满足强度刚度条件下,重构后的机械臂壳体质量降低了41.40%.研究可为高压输电线路救援机器人轻量化设计提供一种新的思路和方法.     

液压挖掘机工作装置建模分析与仿真

针对液压挖掘机运动学和动力学建模复杂过程,以某型6 t挖掘机工作装置为研究对象,利用SimMechanics对机械结构进行快速建模,从而代替运动学模型获得挖掘机机构模型.采用Pro/E软件对液压挖掘机工作装置建立三维模型,将其导入ADAMS环境中,并对比验证作业结果.在ADAMS软件中,对挖掘机工作装置进行动力学仿真,得到液压挖掘机的工作特性曲线.仿真结果表明:理论上添加的载荷能够体现在各个驱动关节处受力变化中,相比其他阶段,在挖掘阶段关节受力矩变化影响较为复杂.     

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.     

浅谈液压行走驱动系统在矿用机械中的应用

行走驱动系统是车辆整体结构中的重要部分,矿用机械由于其工作环境恶劣,对行走驱动系统要求较高,随着液压技术在工程车辆上的应用,矿用机械中驱动系统也有了长足发展。该文分析矿用行走驱动系统的现状和液压传动技术在车辆行走驱动系统中的应用,并以1立方地下铲运机为例展示液压传动技术在矿用机械中的应用。     

液压式挖掘机操作实践点滴谈

液压挖掘机是工程机械中最重要,结构最复杂,用途最广泛的机种。其工作过程是由动臂的上升下降,斗杆的伸出和回收,铲斗的挖土和卸土,以及上部平台的360°回转等动作组成。液压挖掘机是一种多功能机械,目前被广泛应用于水利工程,交通运输,电力工程和矿山采掘等机械施工中,它在减轻繁重的体力劳动,保证工程质量。加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。由于液压挖掘机具有多品种,多功能,高质量及高效率等