大型正铲液压挖掘机工作装置性能的优化仿真

针对大型正铲液压挖掘机工作装置工作范围和挖掘力的性能优化问题,首先采用ADAMSMew开发了液压挖掘机工作装置的运动学仿真模型,通过对其进行运动学仿真得出了挖掘包络图与工作范围性能指标,并通过调整铰接点位置的优化方法对工作范围的性能进行了优化;然后利用ADAMS/Hydraulics开发了正铲液压挖掘机工作装置液压模型,集成于工作装置运动学模型,从而建立了工作装置动力学模型,对其进行了挖掘力性能仿真研究,通过调整铰接点位置的优化方法对最大挖掘力进行了优化.研究结果表明,通过采用该仿真优化方法,提升了工作装置的工作范围与挖掘力的性能,筛选出的最终优化方案,将作为研发大型液压挖掘机的设计依据.     

基于AMESim的石材叉装车工作装置运动特性研究

石材叉装车作为一种新型工程机械,需要具有较大的举升力和较强的运输性能,同时必须能够适应复杂的作业环境。由于现代矿山开采中叉装车的工况与装载机截然不同,因此传统的将装载机铲斗直接换成货叉的设计方法,使叉装车的举升性能未能得到较大的提升,不能满足使用要求。为获得结构合理、举升性能良好的叉装车工作装置,建立了工作装置动力学模型并分析比较了动臂液压缸铰接点水平和竖直位置变化对工作装置运动特性的影响规律,选取了动臂油缸最优铰接点位置。仿真结果表明,在同样举升30 t荒料的工况下,工作装置动臂液压缸最大压力减小了5 MPa,实现了叉装车性能的优化,为叉装车工作装置参数优化提供了依据。     

液压挖掘机工作装置联合仿真研究

工作装置是液压挖掘机的主要执行机构,其性能好坏直接决定液压挖掘机的挖掘效率。建立液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型进行动力学仿真分析,得到工作装置在复合挖掘工况下的位移动态曲线以及各杆件主要铰接点的受力情况,选取各铰接点最大受力姿态和受力值对动臂进行强度分析和校核,为液压挖掘机工作装置的设计及优化提供依据。     

ZL50轮式装载机工作装置动力学特性

以某型轮式装载机为研究对象,利用Solidworks三维造型设计软件对轮式装载机工作装置建立三维模型,导入动力学仿真软件ADAMS中,添加约束、载荷建立虚拟样机系统。对工作装置进行动力学仿真分析,获得主要铰接点处的载荷受力曲线,为轮式装载机工作装置的设计和改进提供了理论参考依据。     

基于虚拟样机的液压挖掘机工作装置最大挖掘力分析

针对液压挖掘机工作装置挖掘力的分析计算与优化问题,对工作装置在斗杆挖掘工况下的最大挖掘力及工作装置关键铰接点空间位置对其最大挖掘力的影响进行了研究,提出了采用机械系统与液压系统联合仿真的方法,建立了某液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,分析斗杆油缸以系统最大压力工作,铲斗油缸、动臂油缸闭锁时,在整个挖掘范围内,工作装置的挖掘力图谱,并确定了最大斗杆挖掘力.在此基础上,以最大斗杆挖掘力为设计目标,通过试验设计方法,研究了工作装置机构铰接点空间位置对斗杆挖掘工况下最大挖掘力的影响.研究结果表明,液压挖掘机最大挖掘力达到国外同类产品水平,同时找出了铲斗最大挖掘力位置及数值,为工作装置优化设计和结构强度分析提供了有效依据.     

装载机工作装置销轴载荷测试方法与试验研究

在分析装载机工作装置铲斗受力模型的基础上,针对动臂与铲斗销轴处的动态载荷测试问题,提出一种考虑装载机工作装置侧向力的销轴动态载荷测试方法,采用该测试方法可以准确获取动臂与铲斗铰接点处的销轴水平、竖直和侧向三个方向的动态载荷。在不改变工作装置受力特点的基础上,通过销轴传感器的设计与铲斗的结构改装建立了装载机工作装置销轴力动态测试系统,选取含有颗粒状铁矿石的原生土作为铲装作业工况,进行铲装试验测试,获得了动臂与铲斗铰接点处销轴三个方向的动态载荷变化。对实测数据进行了分析,结果表明:建立的销轴力动态测试系统能够准确地获得铰接点处销轴三个方向动态载荷;装载机工作装置动臂与铲斗销轴传感器测得的三个方向的动态载荷与铲装作业过程有密切的关系;首次获得了侧向力随铲装作业过程变化的动态载荷。这对于研究装载机工作装置的受力特性、载荷谱和疲劳性能具有重要的指导作用。     

装载机八杆机构工作装置优化设计

为了提高装载机八杆机构工作装置的铲斗平移性,介绍了一种基于ADAMS的可行且快速的优化设计方法。首先用Solidworks建立工作装置的三维模型,通过数据交换接口将该模型导入ADAMS中建立工作装置的虚拟样机模型。接着以工作装置各个铰接点的坐标为设计变量,其它设计要求为约束函数,铲斗平移性为目标函数,以此建立工作装置优化设计的数学模型。最后利用ADAMS强大的计算功能进行优化计算找出目标函数的最优解,从而使铲斗的平移性得到显著提高,为接下来工作装置的多体动力学分析奠定了模型基础。     

轮式装载机工作装置的仿真分析

利用三维造型软件UG建立轮式装载机工作装置的六连杆机构,通过多体动力学分析软件ADAMS实现虚拟仿真,通过仿真分析的结果对工作装置机构参数修改以及铰接点位置的重新设定,得出符合设计优化要求的机构参数和铰接点位置,以及油缸运动控制参数。为装载机工作装置的试制提供参考数据。     

虚拟样机的拉臂车工作装置优化设计

为提高拉臂式垃圾车工作装置的整体性能,利用机械系统动力学软件ADAMS,对工作装置中各主要设计点进行参数化,建立工作装置机械子系统、液压子系统模型.在ADAMS环境中利用参数关联技术,将两个子系统模型集成,建立拉臂式垃圾车工作装置液压与机械一体化的虚拟样机模型.采用OVFDES非线性二次规划计算方法,以工作装置液压缸作用力最小为优化目标,对机构中各铰接点位置进行优化计算.优化结果表明,工作装置在装箱和卸料过程所需的液压油缸最大作用力显著降低,装箱时拉臂钩作用力也相应减少.与传统设计方法相比,采用虚拟样机优化设计方法,可提高拉臂式垃圾车工作装置的整体性能,降低制造成本.     

基于ADAMS的备胎收放装置参数化建模及优化设计

针对某型车备胎收放装置起始时刻速度较大,抖动较剧烈的现象,通过ADAMS将装置关键点位置参数化,对该机构进行参数化建模分析.将参数化模型某铰接点设置变量,以机构运动行程平稳为设计目标,在ADAMS中进行最优求解,得到了铰接点最优位置。通过验证,优化方案能较好地改善出现的问题。     

基于多学科协同仿真的液压系统性能匹配研究

针对正铲挖掘机液压系统与工作装置负载的性能匹配问题,提出了多学科协同仿真方法,并应用于整机系统的性能仿真研究。为准确模拟挖掘机工作过程中各子系统的性能参数变化,基于多刚体动力学软件ADAMS建立了工作装置的机构仿真模型,并利用离散元仿真软件EDEM模拟了挖掘机不同进给深度的实际挖掘负载;然后,根据液压系统原理及控制方式,以AMESim为主仿真平台,建立了复合控制泵模型;最后,构建了全系统机液协同仿真模型。分别对液压系统工作过程中液压泵和各液压缸的性能参数进行了仿真验证,并模拟了不同挖掘负载对液压系统性能参数的影响变化。研究结果表明,该协同仿真方法能够用于对复杂系统进行准确、有效地建模,并验证了所设计的液压系统在多变负载工况下性能匹配参数的合理性。     

Mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths

In order to solve the problem that hydraulic excavator in the real working process cannot meet the design requirements and reveals insufficient digging force, a new method on mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths is introduced and discussed in this paper. Considering the characteristics of consecutive digging process of hydraulic excavator, a digging path is composed of bucket digging trajectories and arm digging trajectories. The feasible working region is divided into a series of uniform paths according to the working position of boom. The practical digging performance of excavator is evaluated based on the digging force parameters under combined work condition of the discrete points on the digging paths. It is turned out that the method is more accurate to analyze excavator’s real-world digging performance via the analysis of some practical cases. Based on the new digging performance analysis method, the optimization mathematical model is built to ensure the digging force under combined work condition and the average digging force of every operating path as big as possible. The layout design of hinge position on the working device is optimized through genetic algorithm. The optimization result shows that a certain model of an excavator’s maximum digging force on the customary digging paths is improved by 10% and the average digging force is improved by 4% after the optimization on the working device of the excavator with weak digging force.     

基于ADAMS的装载机工作装置动力学仿真方法研究

文中针对装载机工作装置进行动应力测试需要较高的时间与人力成本,以国产额定载重9t装载机为研究对象。提出一种应用虚拟样机技术快速获得装载机工作装置应力特性的方法。在ADAMS中建立了工作装置虚拟样机模型,对工作装置在不同工况下利用Step函数进行多刚体动力学仿真分析,得到的铰点载荷与实测载荷进行对比,验证仿真方法的合理性。利用Ansys生成动臂、摇臂以及连杆的柔性体文件,采用模态叠加法建立工作装置刚柔耦合动力学模型,导入不同工况下实测液压缸位移与铰点载荷,进行了工作装置动力学仿真分析,与Step函数仿真结果对比,结果表明：对于刚体动力学仿真分析,利用Step函数模拟铲装作业可以较好地反映铰点处的峰值载荷。对于刚柔耦合动力学仿真分析,基于实测载荷的最大应力与基于Step函数模拟的最大应力相对误差不超过26%,研究为装载机工作装置的强度分析与结构优化提供参考依据。     

推土机转向制动阀性能分析与研究

 转向制动阀是实现履带式液力推土机进行转向制动操纵的核心液压件，其控制性能的优劣对整机的的操纵性能有重要影响。对转向制动阀的结构、工作原理进行了详细分析和介绍，并建立了工作过程中的数学模型。在此基础上，基于SimulationX软件仿真平台，建立了仿真模型，研究结构参数的改变对转向制动阀性能的影响，重点研究了转向制动阀的控制特性关键影响因子对其性能的影响规律，并得出了重要的观点。可为转向制动阀的结构设计及性能优化提供理论参考依据。     

基于刚—柔耦合模型的液压挖掘机动力学仿真研究

用机械系统动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合的方法,建立液压挖掘机刚柔耦合虚拟样机,并对液压挖掘机刚柔耦合模型进行了运动仿真,通过动力学仿真分析研究了液压缸在复合挖掘过程中的受力情况及各铰接点处的受力变化。     

基于AMESim的支架回撤吊车工作液压系统设计与仿真分析

安全、快速、高效的搬迁工艺对于现代化大型矿井的生产推进尤为重要,支架回撤吊车是搬迁工艺中用于完成液压支架撤离的大型设备。设计完成了支架回撤吊车的工作液压系统,包括吊运液压系统和摆动液压系统,并利用AMESim对液压系统进行了建模及仿真,得到了工作元件液压缸的输出特性和参数。结果表明,该液压系统能够很好的满足支架回撤吊车的使用性能要求。     

Modeling of a hydraulic excavator based on bond graph method and its parameter estimation

This paper focuses on two problems occurring in modeling a hydraulic excavator. The first problem arises in the modeling process. Because a hydraulic excavator has a very complex structure, the modeling process requires considerable time and is prone to errors. This problem is solved by conceptually modeling an excavator system using bond graph methods, the top-down and bottom-up methods, and the modeling software developed by the authors, and then, automatically deriving the nonlinear symbolic mathematical model from the conceptual model by using the modeling software. The other problem arises in obtaining parameters of the model. It is difficult to obtain the specification data for hydraulic components provided by manufacturers in general and to obtain the experimental data for estimating unique parameters. To solve this problem, an estimation method is devised for estimating parameters based on the experimental data that can be easily obtained. These methods enable easy and efficient modeling of an excavator system. In addition, the established model is verified through the comparison between the simulation and the experimental results. Also, this paper provides a good example of modeling of the large complex system.     

超大型起重机底盘调平液压系统仿真研究

为了检验所设计的2500t环轨起重机底盘调平液压系统的工作性能,对该系统进行了基于AMESim的建模和动态仿真,分析了液压系统在工作过程中的液压缸活塞杆的位移、液压缸内流量和压力的变化情况,确定了本液压调平系统良好的工作性能.