地下铲运机的改进型节能换挡策略研究

通过对地下铲运机的节能换挡策略进行研究,发现地下铲运机油门或载荷发生较大变化时,传统节能换挡策略会出现重复错误的换挡。通过加入对换挡趋势的判断,避免了地下铲运机应用节能换挡策略时出现的重复错误换挡,为地下铲运机及其他装有液力变矩器的车辆换挡策略的制定提供借鉴。     

考虑油泵功率消耗的地下铲运机换挡策略

地下铲运机在油泵功率消耗较大时存在换挡冲击问题。以首台国产自动换挡的地下铲运机KCY-2的传动系统为研究对象,利用等效油门法求出接近实际扣除油泵功率消耗后的发动机与变矩器的共同工作点,制定换挡表并经过仿真验证,基本解决油泵功率消耗导致的换挡冲击问题。     

铲运机换挡策略的初步研究

在矿山的地下开采中,铲运机发挥着巨大作用,但井下作业条件恶劣,铲运机需要频繁换挡,司机负担沉重。为减轻司机作业强度,对铲运机的自动变速系统开展研究十分必要。本文对几种已有的车辆的换挡策略进行了介绍和分析,选择了适合铲运机实际工况的综合换挡策略,对后续铲运机自动变速系统的研究提供了借鉴。     

液控差动调速技术初探

为更好地解决地下矿用电动铲运机交流异步电动 机－液力－机械传动系统的调速问题，我所曾对液控差动调速技术进行了研究和试验。 地下矿用内燃铲运机的传动系统与工程装载机相仿：以柴油机为动力，通过液力变矩器、动力换挡变速箱，将动力传输给前后驱动桥并驱动车轮旋转。通过动力换挡变速箱可以换向和换挡，通过控制柴油机的油门可使铲运机在已调定的挡位上进行调速以避免起步和换挡冲击。地下矿用电动铲运机的传动系统也基本与工程装载机相仿，只不过采用外特性较硬的三相交流异步电动机作动力，即一般为电动机－液力－机械传动的形式。…     

地下铲运机牵引力特性研究

地下铲运机在自主行驶时速度与加速度的控制非常重要,通过对2m3铲运机发动机与变矩器共同输入输出点的计算,结合传动系统模型,得出了不同油门开度下铲运机的牵引力与速度的关系,为后续地下铲运机自主行驶方面的研究提供了借鉴。     

典型路径下的地下铲运机行驶轨迹分析

路径跟踪是实现地下铲运机自动化作业的基本任务之一,一般在规划要求跟踪的路径时以巷道路面中心线为期望路径。本文通过典型路径下的地下铲运机行驶轨迹分析,证明了地下铲运机前桥中心点和后桥中心点并不能同时跟踪巷道路面中心线。当考虑到地下铲运机的车身外廓后,其定位中心点的轨迹与巷道路面中心线也不重合。因此在规划地下铲运机自主行驶期望路径时,应该以铲运机实际的轨迹为设计依据。     

电动铲运机的设计

地下矿用铲运机多以柴油机驱动,但数年前又出现了可以替代它的电力驱动。由于出现了此项需求和对这方面的兴趣日益增长,MAN-GHH公司于1975年开始研制以卷筒电缆供电的电动铲运机。首批这种铲运机供给了意大利的一个矿山,后来,该矿在生产中全部改用了GHH电动铲运机。地下矿用铲运机通常是在冲击载荷、尘埃多、潮湿和高温的环境中作业。开采不同矿物时一些较重要的环境影响如表1。     

基于电液控制技术的地下铲运机无线遥控系统设计

地下铲运机是现代资源开采无轨化运输设备的重要组成部分,在工作人员无法到达的危险工作面对其进行无线遥控操作显得尤为重要。采用电液控制技术,对无线遥控地下铲运机的制动、油门和液压换挡系统进行改造,并深入研究了无线遥控系统的工作过程和实现无线遥控操作的控制方法,设计了与之相适应的改造方案。样车试验的良好效果证明了设计的可靠性,对其他工程机械的遥控化改造也具有一定的借鉴作用。     

基于智能减阻策略的地下铲运机自动铲装控制研究

地下铲运机在铲装作业过程中其铲斗力学性能复杂多变,驾驶室操作员只能根据工作经验实时观察判断后进行操作,实际效果并不理想。通过研究铲装过程中的力学性能,提出一种基于智能减阻策略的地下铲运机自动铲装控制方法,可以高效、低耗地完成铲装过程的自动控制。基于时序反馈,配合铲装过程中的多次举斗或撬斗动作,不断破坏料堆中密实核的生成并减小铲装阻力,提高了铲运机满斗率和工作效率。同时,基于EDEM软件开展智能减阻铲装过程仿真研究,在工程铲运机上搭建了自动铲装控制系统,并通过人机交互编程控制开展了工程应用。结果表明,基于智能减阻策略的地下铲运机自动铲装控制系统的控制效果稳定,可靠性高,可完全满足工业应用的要求。     

地下铲运机自主行驶过程中转向死区的研究

地下铲运机依靠车载控制器输出的指令控制行驶方向,实现自主行驶。虽然控制器输出是线性的,但是地下铲运机动作却不是,当输出值过小,地下铲运机不转向,存在转向死区现象。对此开展研究,通过对死区的理论分析,试验测试,优化地下铲运机的控制算法,进而减小地下铲运机在行驶过程中死区的影响,提升自主行驶的控制效果。     

自主铲运机的定位导航和控制策略基本思路

根据自主铲运机(LHD)自身结构和其运动轨迹特点,对铲运机在巷道内所处的位置和姿态进行定义。对感知地下巷道环境的传感器进行选择,确定了激光扫描器为主要环境感知传感器。提出了一种巷道电子地图和铲运机期望路径的构建方法,该方法即符合实际,又快速方便。通过扫描器实时构建局部环境地图,与巷道的电子地图相匹配,可确定车辆的位置和姿态。提出了铲运机定位导航和智能控制策略基本方法和思路,该控制策略方法可提高自主铲运机在井下的运行速度,提高自动铲运机的作业效率。     

WJ—1.5全液压铲运机转向液压系统

一切自行式车辆和工程机械，都离不开转向即行走方向控制。转向系统有机械式和液压控制式。中央铰接式工程机械大多采用液压转向系统，而转问操作元件一般采用奥比托转向器。ＷＪ－１．５井下全液压铲运机在设计中却采用液压转向操纵阀，实现了无方向盘操作。这种操纵阀具有结构紧凑、加工容易、功能好、安装位置灵活的优点。它与其它液压元件构成一套转向液压系统，在ＷＪ－１．５全液压铲运机上得到成功的应用。本文对这套液压系统的工作原理、设计计算进行较详细的介绍。     

922E铲运机国产齿轮泵替代进口柱塞泵的可行性分析

文章对进口922E铲运机所配装的恒压变量柱塞泵不适合国内使用条件进行了分析。提出了用齿轮泵替代的方案,并对替代过程中的可行性进行了分析,给出了齿轮泵及相关元件的选用参数和型号。该文提出的方案在实际应用中获得成功。     

基于改进混合A*算法的地下无人铲运机智能路径规划

矿山无人铲运机自主定位导航是井下采矿装备智能化程度评价的重要指标，其中路径规划是铲运机自主行走的重要组成部分。而目前井下铲运机的规划路径多以巷道中心线为基础或难以执行，本文提出了一种适用于地下矿采场无人铲运机的混合A*算法进行出矿点到卸矿点的全局路径规划。首先分析了井下铲运机的运动模型，确定其路径规划参考点及车辆本身的数学结构关系，简化路径规划问题复杂度；其次针对铲运机作为非完整约束机器人，从栅格地图中当前点到目标点启发式函数构建以及子节点扩展方法两个方面设计了混合A*算法进行全局路径规划方法；最终采用地下矿采场中常见的五种巷道交岔口场景进行了路径规划试验分析，证明了以Dubins曲线、ReedsShepps曲线以及A*算法的启发式函数值中最大值作为该节点启发式函数的值进行混合A*算法搜索更新较为合理，能得到可以行驶的优化路径。为进一步推进井下铲运机无人化提供了理论基础，保证了规划路径的可执行性。     

动力换挡变速器换挡平稳性

通过对典型动力换挡变速器液压控制系统和动力换挡变速器的换挡过程进行分析得出了改善换挡平稳性的途径。     

地下智能铲运机的转角实时测量技术

针对地下智能铲运机的控制技术要求,提出了一种铲运机前后车体转角的实时测量技术。介绍了该技术的开发背景及智能铲运机的研究现状,结合铲运机实际工作环境的要求和满足智能化控制的精度要求,设计开发转角信息实时测量技术,包括转角传感器的设计要求、数据处理系统的实时性方案,并给出了基于Monta-Vista Linux操作系统下的软件开发流程。针对铲运机前后车体特殊的铰接式链接结构,设计了一种主动跟随式的转角传感器安装支架,解决因为路面不平引起的纵向受力从而导致测量误差或损坏传感器的问题,最后将该技术应用于0.4 m3铲运机的智能控制中。实验数据证明,该方法工作可靠,能够实时获取车体前后的转角信息,其精度和稳定性可以满足智能铲运机的实时控制需求,具有良好的应用前景。     

铁山矿电动铲运机出矿可行性研究

根据铁山矿实际情况,通过对柴油铲运机和电动铲运机利弊的比较,分析了应用电动铲运机的可行性。同时为了应用电动铲运机出矿,对采区变电所和底部结构进行了改造和优化。分析结果表明,采用电动铲运机出矿,不但产生了显著的安全环保效益,而且经济效益也非常显著,可以为类似矿山提供有益的参考。