液压挖掘机工作装置的动力学仿真

在Catia软件中建立挖掘机工作装置的三维模型,基于机械系统动力学自动分析(ADAMS)软件,建立虚拟样机模型,并进行动力学仿真分析.对油缸添加Step函数,实现挖掘机虚拟样机在典型姿态下的挖掘过程仿真,考察挖掘机在某些工况下的挖掘性能,进一步得出动臂、斗杆、铲斗等构件各铰接点处的受力情况及响应曲线.同时,对挖掘机油缸在额定液压下的最大铲斗挖掘力进行校核.研究表明,所测挖掘机工作装置各铰接点的受力情况符合挖掘实际工况.     

挖掘机工作装置运动学仿真

以日立EX200LC-5型反铲液压挖掘机为对象,采用proe建立液压挖掘机的工作装置虚拟模型,采用Adams软件进行运动学仿真,模拟挖掘机正常工作状态.运用运动学仿真结果计算最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大挖掘高度与已有的20t日立挖掘机参数进行比对,两者结果吻合较好.对挖掘机工作装置进行优化,使工作装置最大挖掘半径变大,其工作更有效率.     

基于ADAMS的液压挖掘机工作装置的仿真分析

基于Pro/E软件建立的三维模型,利用ADMAS软件对液压挖掘机的工作装置进行了运动学和动力学仿真分析.通过运动学仿真分析,得到了最大挖掘半径、最大挖掘深度和最大挖掘高度等基本作业参数.通过动力学仿真分析,得到了各铰接点处的受力情况及相关曲线,从而为铲斗、斗杆和动臂等的强度分析提供了依据.     

小型液压挖掘机工作装置虚拟样机的仿真与分析

利用PRO/E软件建立液压挖掘机工作装置的三维实体模型,并导入到ADAMS中,添加约束建立虚拟样机。计算各个油缸位移的step函数、铲斗齿尖受力的step函数和物料重力的step函数,并进行动力学仿真,得到几个主要铰接点处的受力曲线,为液压挖掘机工作装置的强度分析和结构优化提供了依据。运用模拟测力计的原理,对虚拟样机斗杆油缸的最大挖掘力进行仿真测试。计算出斗杆油缸的最大挖掘力,将计算结果与仿真结果进行了对比分析,为挖掘机挖掘力的测试提供了一条新途径。     

基于CAE技术的液压挖掘机挖掘装置工作状况分析

针对YW220型液压挖掘机的工作装置复杂的受载状态,基于虚拟样机技术对其危险工况进行了分析,并同传统设计方法使用的危险工况进行了比较,验证了其准确性.对挖掘装置部件使用UG软件建立虚拟样机模型,并对模型进行了参数化处理;采用ADAMS软件仿真模型的运动约束,利用设计变量驱动模型,实现了全工作域内的运动,并进行了动力学分析;同传统设计方法使用的危险工况进行了比较,验证了采用参数化方法在确定危险工况方面的准确性.结果表明:采用DOE(Design of Experiments)分析技术能精确判断出挖掘装置在挖掘过程中的最危险位置,在确定危险工况方面较传统设计方法更加准确,进一步验证了机构的可靠性.     

挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真

采用Pro/E软件建立了单斗反铲液压挖掘机工作装置的三维实体模型。将此模型导入ADAMS软件中,建立了挖掘机工作装置的虚拟样机。运用step函数模拟了挖掘机工作装置的一个工作循环,及它在该循环中受到的切向挖掘力、法向挖掘力和物料重力。通过仿真,得到了受力较复杂的3个铰接点所受载荷随时间变化的曲线,为挖掘机机构的设计提供了依据。     

挖掘机机液耦合复杂系统仿真分析及试验验证

为全面分析某型挖掘机机液耦合复杂系统,提出了基于数字化虚拟样机的评估方法。利用Amesim软件中的HCD(液压元件设计)库,从元件设计的角度建立挖掘机的液压系统模型,使得模型与实际系统更加贴近。借助三维造型软件Pro/E建立挖掘机装配模型,利用Adams软件建立挖掘机动力学模型。通过软件接口技术使得液压系统模型与动力学模型相互关联,建立了挖掘机机液耦合仿真模型。通过挖掘机样机试验测试,结果表明仿真数据与试验数据基本一致,验证了联合仿真模型的准确性。联合仿真模型可用于挖掘机系统方案设计、挖掘机样机性能评估,也可用于挖掘机系统优化的研究,为产品开发提供一种周期短、成本低的新方法。     

基于AMESim的挖掘机动臂液压系统的仿真与分析

对某小型挖掘机液压系统进行改造后,应用AMESim软件,建立挖掘机动臂液压系统的仿真模型,分析了PID控制器参数对系统动态特性的影响。同时,对其动态性能进行了仿真分析。结果表明,PID参数的全局最优解改善了挖掘机动臂液压系统的性能,取得了良好的效果,为系统的频率响应速度和稳定性提供了依据。     

液压挖掘机斗杆、铲斗回路仿真及再生控制研究

为了研究挖掘机挖掘工况下斗杆、铲斗的再生回油量与挖掘力的动态平衡,以提高挖掘机工作效率,在深入分析负流量液压系统的基础上,利用AMESim仿真软件建立了斗杆、铲斗的液压回路模型,并以实际挖掘中油缸输出压力作为模拟负载验证了模型的正确性.利用仿真模型详细分析了流量再生阀弹簧刚度对回油再生量和挖掘力的影响,该方法对实际液压系统设计与参数优化有一定的实用价值.     

8t液压挖掘机工作装置的运动仿真

使用Creo2.0软件对挖掘机工作装置进行三维建模,基于动力学分析软件ADAMS2016建立虚拟样机,并进行运动仿真,设计相关的step函数,实现挖掘机工作装置某些特殊工况,进一步得出整个工作装置的轨迹包络图,从而获得一些重要工作参数如最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大卸载高度等.同时建立工作装置的数学模型,并通过MATLAB软件进行编程计算,来探索挖掘机的工作性能及运动规律.仿真所得的数据可以为后期优化改进提供理论依据和设计参考.     

基于低通滤波器的液压挖掘机工作装置轨迹跟踪滑模控制

为了提高液压挖掘机工作装置轨迹跟踪的精确度,用Lagrange法建立了液压挖掘机工作装置的动力学方程。针对液压挖掘机工作装置的高度非线性、时滞性及参数不确定性,运用带低通滤波器的滑模算法对其进行控制,并对设计的控制器进行了稳定性分析,对工作装置进行了仿真实验。结果表明,基于低通滤波器的滑模控制算法,既可有效地消除抖振现象,又可提高系统的快速跟踪性能和动态响应性能,同时对参数不确定性有较好的鲁棒性。     

并联混合动力挖掘机动力源匹配方法研究

现有的混合动力挖掘机控制策略没有考虑动力源之间的功率匹配问题,因此难以保证其控制效果.在分析液压挖掘机工况、建立并联混合动力挖掘机的仿真模型基础上,引入混合度、最佳混合度和动态最佳混合度的概念,描述主动力源与辅助动力源之间的匹配程度;研究动力源混合度 (HF）对动力总成控制效果、燃油经济性以及动力性能的影响.提出以混合动力工况为基础,燃油经济性为目标的混合度确定方法.经仿真验证,利用该方法得到的混合度能够确保动力总成控制策略控制性能不受动力源的局限,且在满足整机动力性能的同时达到最佳的燃油效率.     

基于刚-柔混合建模的时变结构动力学分析

为适应液压挖掘机高速、轻量化的要求，以具有时变固频特性的液压挖掘机工作装置为研究对象，提出了以角加速度判断时变结构的关键工况，利用刚性多体动力学和有限元方法对液压挖掘机在整个作业循环中的动力学特性进行建模和分析.分析了液压挖掘机工作装置在受力最大处的动态应力分布，并与传统刚性体模型的分析结果进行了比较.结果表明，刚 柔混合建模方法与刚性体建模方法相比，获得的位移和应力较小，反映出以往的设计偏于保守，为轻量化设计提供了依据.     

液压挖掘机动臂闭式油路节能系统

通过对液压挖掘机典型工况特性分析,提出了一种液压挖掘机动臂闭式油路节能系统,阐述了配置蓄能器动臂闭式油路系统的节能原理。在其工作原理基础上建立了液压元件及电气元件的数学模型。在典型挖掘循环中,分析了系统中蓄能器、电动机和负载3个主要功率部件的运行状况。理论分析和仿真结果表明:液压挖掘机动臂闭式油路节能系统运行状况良好,与普通阀控液压挖掘机动臂驱动方式相比,该系统节能率约为33.1%,为液压挖掘机整机节能提供了参考。     

液压挖掘机铲斗的轨迹跟踪控制

为了降低液压挖掘机进行精整作业时的手动操作难度,对某型液压挖掘机的工作装置进行了二自由度的动力学分析,建立了其动力学方程;通过测试试验,给出了控制阀死区补偿方法,PID参数设置方法和数值;并在上述参数下进行了仿真实验。结果表明,当铲斗末端跟踪的设定水平直线长度为2500 mm,铲斗水平跟踪速度为107 mm/s时,其精度可以控制在120mm之内,达到一般熟练工人的程度,证明了该控制方案是可行的。     

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．     

基于Pro/ E 的液压挖掘机反铲工作装置运动仿真

采用传统的运动分析方法绘制挖掘机铲斗包络图存在工作量大、不精确和不直观等缺点。利用Pro/E 对液压挖掘机反铲工作装置进行了建模和装配, 首先分析了挖掘机的运动过程和各工况位置, 然后用Pro/ E 中的Mechanism 模块进行了机构运动学仿真, 通过对挖掘机各连接轴的设置, 找到挖掘机动臂、斗杆和铲斗的各极限位置, 得到了挖掘机铲斗斗尖运动包络图。运动仿真的结果不仅可以以动画的形式表现, 也可以以参数的形式输出,得到挖掘机的工作参数。这样可知零件之间是否干涉, 还可获知挖掘机的设计是否满足性能要求, 为改善整机性能提供设计依据。     

液压挖掘机铲斗轨迹跟踪的鲁棒控制

首先给出了挖掘机工作装置的两自由度动力学方程模型;然后基于滑模控制原理设计了状态观测器,并在此基础上根据反演法设计了挖掘机工作装置的带滑模观测器的变结构控制器;最后在改造后的挖掘机上进行了试验,并给出了所设计的控制器和常规PID控制器跟踪设定直线的效果。试验结果表明,使用常规PID控制器所得到的跟踪误差大于40 mm;而使用作者设计的控制器其跟踪误差可以控制在30 mm之内。对比结果表明,所设计的控制器对设定直线的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性具有较强的鲁棒性。     

并联式混合动力液压挖掘机动力源特性研究

针对液压挖掘机在15s的一个典型工作周期下的工况,分析液压挖掘机的工况特点,建立并联式混合动力液压挖掘机动力源部分的数学模型,提出一种并联式混合动力液压挖掘机动力参数的优化组合配置,研究空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制的永磁同步电机（PMSM）以及NiMH电池组在典型工作周期下的发电/电动、充电/发电能量转化效率、电机转速、转矩等动态响应特性以及SOC变化特性.仿真结果表明,该优化组合的动力总成能满足液压挖掘机动力需求和能量转化效率要求,能提升整机系统的油耗特性,并且电池系统只充当能量交互的媒介,实现液压挖掘机的高效节能的控制.