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     

矿用挖掘机焊接结构用材料选择

针对挖掘机在矿山使用中各部件的作用不同,受力状况也不同,各结构件设计选材时的要求也不尽相同,需要对挖掘机不同部位提出了一些不同的焊接选材:焊接结构的钢材与焊材除应满足必要的强度和刚度要求外,还应满足低温冲击韧度的要求;对挖掘机不同部位选择不同焊接材科和焊接工艺进行了改进,达到了挖掘机在工况条件下对材料的要求,以满足现场使用的需要,取得了较好的经济效益。     

液压挖掘机振动掘削土体参数在线辨识

提出通过控制铲斗液化缸往复运动的位移及换向频率对铲斗实施激振的方法。依据振动掘削的动力学特征和振动机理，建立铲斗-土壤的单自由度模型。以共振理论为依据，为实现自适应振动掘削，提出一种在线测量土壤固有频率的方法。研究结果表明：通过控制铲斗来实现激振的方法是可行的；通过振动铲斗激振力及检测铲斗工作状态下的加速度或位移，利用合适算法能够较好地辨识出被掘削土体参数。     

液压挖掘机工作装置模型及控制的试验研究

对某型液压挖掘机的工作装置进行3自由度的动力学分析，利用拉格朗日方法建立其动力学方程；并在该动力学方程的基础上给出挖掘机铲斗轨迹控制方法；介绍控制系统的软件、硬件、反馈检测装置、轨迹控制器以及为了对挖掘机进行计算机控制所进行的相关改造；给出PID控制的框图、铲斗轨迹跟踪控制表达式；对其铲斗轨迹跟踪控制进行三自由度的测试试验；由于试验挖掘机所采用的控制阀为电液比例阀，有较大的死区，为了保证控制精度，给出了死区补偿的试验方法以及PID参数设置方法和数值。研究结果表明：在所给定的PID参数下，铲斗跟踪的设定水平直线长度为2．500m，对铲斗水平跟踪速度为136mm／s，其精度可以控制在110mm之内，非直线度最大为4．2％。     

挖掘机特性测试仪

本文介绍一种新研制出的挖掘机特性测试仪。仪器应用微机技术、自动采集挖掘机特性的电压和电流数据、可在通用示波器上显示或X—y记录仪绘出挖掘机特性曲线。输入标准特性参数后,自动计算并打印出丰满系数,电流和电压测试数据。采样速度为2160点/秒,精度为±1％,量程满足目前使用的4～23m~3电铲.仪器工作可靠,操作维护方便,为挖掘机的调试提供了一个先进的工具。     

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。     

单斗挖掘机工作特性与功效探讨

基于对影响液压挖掘机性能指标分析,提出四种常用单斗挖掘机工作特性功效,以便对不同的工程任务选取适合的挖掘机类型。     

挖掘机提升控制系统故障诊断的改进模糊算法

研究矿山挖掘机提升控制系统的故障诊断方法对减少其故障和由此带来的巨大经济损失具有重要意义。笔者首次提出了针对复杂控制系统的基于功能的故障描述和故障整理方法,并将控制领域中的改进模糊算法引入到故障诊断领域,建立了WK－4挖掘机提升控制系统电压负反馈回路的改进模糊诊断模型,并与传统模糊诊断模型进行了比较,验证了改进模糊诊断模型的有效性和先进性。该方法可广泛应用于矿山挖掘机各种控制系统的故障诊断中。     

挖掘过程及机械参数优化设计

在现场实验的基础上,利用挖掘机的挖掘轨迹方程,结合采矿工艺,确定了挖掘的边界条件;运用系统论的思想,对整个挖掘循环过程进行优化,解决了建立数学模型的难点·首次对挖掘过程的参数及工作机构几何参数,建立多目标函数,用复合形法进行优化,确定出合理的参数,具有普遍性意义,对设计有实际指导意义·     

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。