挖掘机斗杆载荷谱测试方法及其数据处理

为编制液压挖掘机斗杆载荷谱,提出了液压挖掘机斗杆载荷谱测试方法,并对某型号液压挖掘机进行现场测试试验。采集了此机型实际作业过程中典型工况和极限工况的各油缸大小腔压力以及油缸伸缩量的时间历程曲线。以挖岩工况的试验数据为对象,利用Ncode对数据进行时域分析和频域分析,并进行去除趋势项以及滤波等预处理。对挖掘机工作装置进行了受力分析,建立力系平衡方程,利用MATLAB求出斗杆各铰点受力的时间历程。斗杆各铰点受力具有周期性,不同作业段的载荷差异较大,故以作业段为单位进行平稳性和各态历经性检验。通过对数据处理结果的对比和分析,为进行载荷谱编制以及室内模拟实验做准备。     

液压挖掘机能量回收系统的仿真分析

普通液压挖掘机在典型工况下,动臂、斗杆和铲斗下降存在着巨大的势能浪费,并且由此而引起液压元件发热、失效等问题.针对这些情况,设计一种由换向阀、液压马达、发电机和蓄电池组成的能量回收系统.采用AMESim建立了挖掘机工作装置和液压系统的仿真模型.仿真结果表明:在一个工作周期中,动臂可回收能量最高,且其对应回收系统中蓄电池的荷电状态值(SOC)增加最多.所以在进行混合动力挖掘机设计时,优先对动臂的能量进行回收,可以在控制装机成本的情况下,最大程度地实现节能.     

挖掘机多泵液压系统设计与仿真研究

针对大型液压挖掘机工作平稳及可靠性的要求,从挖掘机液压系统观点出发,设计一套挖掘机多泵液压系统,并对其工作原理进行分析。利用AMESim软件建立挖掘机多泵液压系统模型,并与ADAMSCosim进行了联合仿真,通过合理设置仿真参数,得出挖掘机多泵液压系统回转机构与工作装置主要元件的输出特性。结果表明:挖掘机执行机构在外负载变化时运动平稳、可靠,主要元件的输出特性符合挖掘机实际运动规律,验证了设计的合理性。研究结果对实际挖掘机液压系统的设计和调试具有指导意义,同时可以提高设计可行性和可靠性,降低设计成本。     

工作装置匹配特性对挖掘机挖掘性能的影响研究

为研究液压挖掘机理论挖掘力与主动液压缸充分发挥比之间的匹配特性对挖掘性能的影响规律,以主动缸充分发挥比和动臂缸闭锁限制比为一设计因素、以实际挖掘力与设计最大挖掘力之比为另一设计因素,考虑不同挖掘工况建立目标匹配函数。以某36.5 t反铲液压挖掘机为例,通过匹配工作装置铰点位置和设计因素的权重系数来建立优化匹配方案,基于图谱叠加法分析验证不同优化匹配方案对挖掘性能的影响。结果表明：减少主动缸充分发挥比和动臂缸闭锁限制比,增大实际挖掘力与设计最大挖掘力之比权重系数,使得动臂和斗杆的尺寸增加,铲斗和连杆尺寸减少,工作装置各项作业范围参数均有提高;铲斗挖掘和复合挖掘在闭锁限制比变化不大且主动缸充分发挥比有所降低时,使得二者最大挖掘力均有提高,而斗杆挖掘性能表现与之相反。     

基于Hammerstein模型的液压挖掘机非线性预测控制模型

液压挖掘机系统模型结构复杂,计算繁琐且分析耗时,无法满足高效操作的需求。对此,针对挖掘机模型跟踪性能较差的问题,采用Hammerstein模型,实现液压挖掘机的预测控制。通过液压挖掘机系统结构的理论推导,对复杂的液压挖掘机模型进行简化,建立具有Hammerstein结构的液压挖掘机非线性模型。结合序列二次规划算法对该非线性模型进行求解,实现对液压挖掘机非线性模型的预测控制。在MATLAB/Simulink环境下对回转装置、动臂、斗杆和铲斗的控制进行仿真和分析。结果表明：回转装置、动臂、斗杆和铲斗实际位置与预期位置存在较小偏差,且先导压力没有出现过于频繁的冲击,气缸压力波动幅度较小。该液压挖掘机非线性预测控制模型有良好的跟踪性能和较高的控制稳定性。     

液压挖掘机可回收潜能研究

为最大限度地挖掘液压挖掘机的可回收潜能,以某公司8 t级液压挖掘机为研究对象,开展了液压挖掘机各执行机构可回收能量大小研究。基于液压挖掘机各执行机构工作原理,建立了挖掘机机械结构及可回收能量液压系统模型。以液压挖掘机国际通用标准工作循环,仿真分析了挖掘机各执行机构可回收能量大小,并通过试验验证了数学模型及仿真结果的正确性。研究结果表明:标准工作循环,液压挖掘机动臂、斗杆及回转机构可回收能量分别为33.21、11.76和18.74 k J,为液压挖掘机能量回收系统的开发提供了理论基础。     

液压挖掘机工作装置多模式功率自动控制系统设计

在对液压挖掘机工作装置功率系统组成、工作原理和控制方法进行深入研究的基础上,采用分工况控制的方法,结合发动机特性将系统分成6种功率模式,确定了液压挖掘机工作装置功率调节自动控制系统的总体方案,设计了实现相应功能的各回路,完成了硬件系统元件的选型。同时,以分层分模块的思想,在KEIL软件上用C语言进行系统各程序的编写。通过仿真和调试,研究得到优化的程序,可实现液压挖掘机工作装置功率调节自动控制。     

钻挖一体式挖掘机流量再生与能量回收节能研究

采用一机多能型挖掘机进行复杂的管路施工,给管道工程带来了极大的便利。在挖掘和钻孔作业时,动臂下降的重力势能会转化为液压能并在溢流阀处流回油箱形成溢流损失。在动臂的液压油路中设置流量再生回路,提高动作速率。利用阀控系统回收动臂下降的重力液压势能,将回收在蓄能器中的液压能驱动定量马达带动发电机发电,将电能储存在蓄电池中,为挖掘机上其他用电器提供电能。利用AMESim软件进行液压仿真,与现有的挖掘机相比,回收动臂下降液压能极大地提高了系统能量利用率,流量再生提高了挖掘机运动速率。研究结果表明：动臂下降能量回收效率为40%左右。     

液压挖掘机液能回收再利用节能装置的设计

为了对液压挖掘机进行节能减排,采用流量再生和电液比例节流阀控技术,设计一种液压挖掘机液压能回收和再利用节能装置.阐述该装置的节能原理和3种工况的工作原理.采用运动控制器、传感器、电磁阀及相应的信号调理板组成电控系统,运用C#语言和CODESYS编程语言分别开发了上位机和下位机测控软件.经过设计加工阀块和购买元件,搭建了...     

基于AMESim的液压挖掘机运动仿真及控制参数优化

运用法国AMESim软件平台对液压挖掘机的工作装置进行了建模,通过设置主要参数,实现了该机电液一体化系统的动态仿真,并运用Design Exploration优化工具箱对PID控制器参数进行了自动优化.结果表明,经过优化的PID控制器使动臂液压缸跟踪误差降低57.4%,斗杆液压缸跟踪误差降低26.7%,铲斗液压缸跟踪误差降低4.3%,与原始方案相比均有较大的改善,因此能够实现较精确的运动轨迹,并且此法减少了传统确定PID控制参数的反复调整试凑的时间,从而提高了设计的效率.     

挖掘机工作装置运动学建模与仿真

以液压挖掘机的工作装置为目标,分析运动学三种状态空间变量间的关系,在MATLAB/Simulink仿真环境下对系统进行运动学建模与仿真.通过给定铲斗末端轨迹,求解分析同转马达、动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸的位移变化关系以及给定执行器位移变化图求解末端轨迹,验证了运动学模型的正确性.基于正运动学分析和装置工作原理,实现了...     

一台液压挖掘机的改造

一台液压挖掘机的改造北京液压件厂（北京密云：１０１５００）张治宇某工地一台液压挖掘机,使用多年,动作失灵。经我们现场察看,这是一台１８ｍ３进口液压挖掘机,包括柴油机驱动的两台高压大排量液压泵和一台小型控制泵,以及液压控制部分和动臂缸、斗杆缸、铲斗缸...     

水下生产配套装置线性覆盖工具液压系统设计与仿真

为了解决水下生产配套装置线性覆盖工具输出的液压推力过小不能完全打开水下采油树阀门的问题,根据水下生产配套装置线性覆盖工具的运动特点,设计一套液压系统。通过Simulink/SimHydraulics模块构建线性覆盖工具中主活塞缸液压系统仿真模型,并对该系统进行仿真研究。仿真结果表明:线性覆盖工具主活塞缸在打开水下采油树阀门的工作状态下活塞杆运动平稳、无杆腔压力稳定,能够完全打开采油树阀门。通过与现场试验结果对比分析,该液压系统的各项仿真数据与实验结果基本吻合,证明了该液压系统具有合理性与可行性,同时也说明了该液压系统符合设计要求。     

基于PRO/E的挖掘机液压轴的受力分析与仿真

针对液压挖掘机在进行挖掘作业时各杆件的运动情况，以PRO／E的CAM和CAE功能为基础．利用Mechanism和Mechanica两个模块，进行动态仿真，对其动力臂液压轴、斗杆液压轴、和铲斗液压轴进行应力分析，用图表表示仿真结果。     

负荷传感与压力补偿技术的应用与性能分析

采用负荷传感系统和压力补偿技术对液压挖掘机的流量进行控制,其中负荷传感控制挖掘机主泵的输出流量;压力补偿实现挖掘机复合动作时的流量分配.两者与电子控制技术结合起来,则使液压挖掘机在按需供油、节能降耗以及改善操纵性能等方面具有显著效果.     

液压挖掘机执行机构的速度调定系统设计

针对目前液压挖掘机执行机构的速度调定需要通过繁琐地更换多路阀阀芯来实现的问题,基于液压挖掘机的电液比例技术,设计一套液压挖掘机执行机构的速度调定系统,阐述了系统的组成、工作原理以及速度调定功能的程序实现方法。该系统可以让驾驶员根据各种要求通过电控手柄调定液压挖掘机执行机构的速度,尤其是两个执行机构复合运动的速度,无须更换多路阀阀芯,且速度调定后会被PLC记录并以此替换挖掘机控制器中的速度数据,保证挖掘机执行机构按照调定后的速度工作。     

液压挖掘机回转液压系统能量回收研究

液压挖掘机在工作过程中存在很大的能量损失,其原因是其转台转动惯量大且需要频繁启动和制动。针对液压挖掘机回转液压系统,回收转台的制动能量并在转台反向启动时予以释放,以实现转台制动能量的回收和再利用。在此基础上,分析节能系统的能量回收机制,并通过AMESim进行仿真试验。试验结果表明:该节能系统的节能效果较为明显,液压挖掘机能耗得到了降低。     

基于蓄能器的挖掘机节能驱动系统的参数匹配

为了提高液压挖掘机驱动系统的效率,提出一种基于能量回收和液压混合动力的液压挖掘机节能驱动系统的参数匹配方法。分析节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以保证液压挖掘机作业效率、整机稳定性、延长蓄能器使用寿命和满足负载平衡能力为约束条件,对节能驱动系统中液压蓄能器、泵/马达、发动机等主要元件进行参数匹配。在所建立的液压混合力挖掘机模型上对匹配结果进行分析,结果表明:进行参数匹配后,发动机的工作点波动较小且蓄能器的压力波动满足工况要求,同时上车机构能量回收系统的使用使得整机节能效果进一步提高10%。     

基于机液联合仿真技术的液压挖掘机工作装置性能分析与研究

基于液压挖掘机工作装置机械系统和液压系统高度耦合特点,提出了一种机液联合仿真方法,分别建立了其机械系统和液压系统模型,运用计算机联合仿真与集成优化技术,实现了机械系统和液压系统的联合仿真,获得了工作装置的动态性能,提高了建模与仿真效率,将系统的控制信号与跟踪信号进行了对比,验证了联合仿真的精确性和可靠性。     

挖掘机多泵液压系统仿真与实验研究

以设计的挖掘机多泵液压系统实验平台为研究对象,利用AMESim软件建立其液压系统仿真模型,以动臂举升和回转两种动作为切入点进行仿真与实验研究。结果表明:仿真结果无论从曲线变化趋势还是其相应的数值大小都非常接近实验结果,能够基本反映两种动作的真实运动特点,验证了所建立系统仿真模型的准确性,即液压仿真可以作为研究实际液压系统动态特性的手段。并且,该多泵液压系统能耗降低可达20.24%,节能效果明显。仿真与实验结合的方式对挖掘机液压系统设计与调试方面的研究具有重要的意义。