小松液压挖掘机机器人化改造

对小松PC02小型液压挖掘机进行机器人化改造.在原液压系统基础上,引入电液比例控制技术,实现挖掘机行走机构、回转机构及工作装置的自动控制;为实现挖掘机的定点挖掘,采用双目CCD视觉传感器采集目标图像,提取目标图像特征后,控制挖掘机行走机构、工作装置运动轨迹及铲斗姿态.经初步实验、仿真,验证方案的可行性,为进一步实现挖掘机的自动化、智能化改造奠定了软硬件基础.     

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。     

液电混合挖掘机回转驱动系统运行特性及能效

液压挖掘机作业时,上车回转系统频繁起制动。由于惯性大、起动压力高,造成大量的溢流损失;制动时上车回转系统的动能通过液压马达出口的制动阀转化为热能,能量浪费大。为了降低挖掘机回转过程的能耗,提出液电混合挖掘机回转驱动系统。在回转过程中,电机作为主驱动控制上车回转系统的回转速度,液压马达-蓄能器回收上车回转系统制动动能,并在起动时辅助电机驱动回转系统。首先对主要元件进行参数设计,然后建立原机回转系统和所提系统的联合仿真模型,对2种回转系统的运行特性和能效特性展开研究。结果表明:与原机系统相比,所提系统在1个回转工作循环内能耗降低37.26%～53.29%,并抑制了上车回转系统的回摆现象,提高整机运行的平稳性。     

大型液压挖掘机闭式回转系统研究

针对大型挖掘机回转液压系统能量浪费较大的问题,以某企业CED1000-7挖掘机为研究对象,在研究其传统开式液压回转系统能量损耗的基础上,分析该系统原理,设计出闭式回转系统。通过闭式回转系统模型搭建、理论计算和AMESim软件仿真,得出挖掘机闭式回转系统仿真曲线,验证该闭式回转系统较开式回转系统节能1 195.5kJ。     

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。     

液压挖掘机回转制动能量电液回收系统（英文）

在分析现有液压挖掘机回转节能系统的基础上,结合挖掘机回转工况,提出了一种基于蓄能器-液压马达-超级电容的挖掘机回转制动能量电液回收系统,通过实时调节回收马达的入口压力和电机的转速,实现挖掘机回转平台的平稳制动。采用蓄能器和超级电容共同储能,超级电容补偿蓄能器的非线性特性,降低了储能单元的成本。构建了能量回收系统的数学模型;建立了采用该能量回收系统的20 t挖掘机联合仿真模型,分析研究了挖掘机空载工况下所提系统的回收效率和回转平台的运行特性。研究结果表明:在不影响系统正常工作和操作者操作习惯的同时,所提系统可实现回转制动能量的高效回收;当回收马达入口压力设定23 MPa时,回收效率可达63. 2%。     

不同吨位液压挖掘机回转系统能量回收研究

以某企业不同吨位液压挖掘机为研究对象,计算其回转系统能量回收效率,验证了蓄能器适用范围和节能效果。选择广泛使用的皮囊式蓄能器作为储能元件,得到其相关工作参数,并通过回转系统模型搭建、理论计算和AMESim软件仿真,得到3种不同吨位液压挖掘机回收的能量。理论计算与仿真结果较吻合,证明了回转系统模型的正确性。同时,对不同吨位液压挖掘机能量回收效率的研究,为企业改善挖掘机节能效率提供了理论依据。     

大惯量液压回转模拟系统与实际系统参数匹配的研究

为便于实验室研究大惯量液压回转系统的控制特性,建立了大惯量液压回转模拟系统与实际系统参数匹配的理论基础,并指出应分别按照泵排量、马达排量、转动惯量三者之间的关系来匹配模拟系统的参数,并以300 t矿用液压挖掘机的回转系统为例,对模拟系统的参数进行了匹配。结果表明:模拟系统与实际系统具有相似的动态特性。     

双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统特性

液压挖掘机由于上车回转平台转动惯量大、工作中高频次起制动,导致大量的制动动能转化为控制阀阀口热能浪费掉。为此,提出双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统,主动系统采用阀口独立回路,应用泵阀复合、压力流量匹配控制策略抑制回转平台起动过程的节流和溢流损失,利用阀口独立回路多自由度控制的优点解决制动阶段转台冲击和反转问题;被动系统采用液压马达-蓄能器组合,回收利用回转平台制动动能;在空载制动过程中,通过增压缸向蓄能器补充油液。建立回转系统机电液联合仿真模型,并对所提系统的运行特性与能量特性进行分析。结果表明：满载和空载制动阶段蓄能器能量回收率分别为79%和72%,利用增压缸解决了蓄能器油液回收不足问题,较传统回转系统能耗降低54.3%。     

油液混合动力挖掘机回转系统仿真分析

为了回收挖掘机回转平台制动过程中的制动能量,设计了油液混合动力挖掘机回转系统,利用蓄能器回收回转平台的制动能量。阐述油液混合动力回转系统和普通回转系统液压原理的不同,建立AMESim模型并进行仿真分析。仿真结果表明:油液混合动力挖掘机回转系统在一定程度上降低了液压泵的功率损耗和液压马达的压力波动;在节能方面,蓄能器的能量回收效率达到70.0%,再利用效率达到72.8%,利用率较高,达到节能的目的。