基于不同插值法的装载机自主铲装轨迹的寻优

单位时间铲装量是表征装载机铲装性能的重要指标。通过装载机以不同铲掘深度的轨迹对细沙物料进行作业,获得单次作业铲斗内物料的质量及单次作业时间等基础数据;采用三次样条插值法、线性插值法、最邻近插值法和分段三次Hermit插值法,对不同铲掘深度的单位时间铲掘量进行预测,并采用交叉验证的办法,依据各指标对插值精度进行检验。结果显示,相比于其他插值法,分段三次Hermit插值法在2种工况下各指标的数值均较低,预测精度更高。最后将全部数据进行分段三次Hermit插值,通过与人工铲装结果对比,确定了装载机自主铲装高满斗率的最优轨迹。该研究为装载机自主铲装轨迹的寻优提供了参考。     

地下铲运机不同铲装方式下的离散元仿真研究

地下铲运机作为地下金属矿山采矿中的重要作业设备,其铲装工作状态严重影响其作业效率,并且当地下铲运机处于不同的铲装工作状态时,其动力消耗变化也很大。为此需要研究铲运机在不同铲装状态下的作业效率以及能耗等来寻求一种切实高效的铲装方式。地下铲运机铲装方式主要集中在以下三种：一次铲装法、配合铲装法、分段铲装法。本文通过离散元软件EDEM以满斗率、阻力峰值、单位时间内的铲装量为指标对不同铲装方式进行仿真,得出结果：分段铲装法单次铲装满斗率相比一次铲装法和配合铲装法都要高,但其铲装耗时长,单位时间满斗率较低且其铲装阻力较大,因此不宜选取此种方式进行铲装。配合铲装法其单次铲装满斗率略低于一次铲装法的单次铲装满斗率,但其单次铲装耗时短,单位时间满斗率高且铲装阻力小,铲装综合效率较高,是一种较实用的铲装方式。     

装载机自动铲装实验研究

基于装载机油缸长度确定铲斗转角,分析得到铲装轨迹。通过实验与编程实现了该方法。设定3条平行铲装轨迹,利用额定铲装量为5 t的装载机进行碎石自动铲装实验,得到油缸位移、整车位移和铲装量。将铲装过程分为铲斗调整、空载前进、插入物料、铲装、怠速和升举。处理数据得到铲装过程的斗尖轨迹。将得到的轨迹与平行轨迹进行对比分析,可判断自动铲装精度。将铲装时间和铲装量作为参照,可确定不同轨迹的铲装效果以及适用场合。     

基于正逆运动学方程的地下铲运机铲斗斗刃运动轨迹分析

以多刚体系统运动学为基础,建立地下铲运机工作装置正转六连杆机构运动学方程,推导出基于矩阵的工作装置速度、加速度等数学模型;在此基础上,确定铲斗斗尖与动臂油缸和转斗油缸行程间的数学关系式.之后对铲斗斗刃运动轨迹方程进行分解换算,并与实车铲装轨迹数据对比,验证铲斗斗刃位置与两油缸行程间函数关系的正确性.研究结果可为铲装曲线...     

基于ADAMS装载机工作装置的仿真分析

通过在ADAMS软件中对装载机工作装置进行仿真分析,模拟出工作装置在插入工况、铲装工况、举升工况和高位卸载工况4种典型工况下的动作过程,通过运动学和动力学仿真,得到了铲斗位移变化曲线和动臂速度变化曲线,实现了铲斗高位卸载时达到3 500 mm的最高位置。在整个过程中,举升油缸和转斗油缸受力平稳,没有冲击作用,基本符合实际工况的要求,实现了满装卸净、动作平稳的要求,为装载机的实际运行提供理论参考。     

中型地下装载机工作装置的合理结构

所谓中型地下装载机是指有效载重为５－１０ｔ的装 载机,其铲料、装料和卸料作业是通过工作机构内运动来实现的。因此工作机构的合理性直接影响地下装载机的生产效率、工作负荷、动力与运动特性,不同工况下的挖掘效果、组成生产循环的时间（包括铲取、举升、卸料和铲斗返回到原位时间）、外形尺寸和发动机功率等,不同类型的工作机构其组成是不同的。图１所示的工作装置为Ｚ型反转六杆机构,由铲斗、举升臂、连杆、摇臂、倾翻油缸和举升油缸组成。整个工作装置铰接在前车架上,铲斗通过连杆和摇臂与倾翻油缸相连用以装卸物料,举升臂与举…     

铲斗铲装过程中满斗率的数学模型研究

装载机铲斗的装载性能没有明确的评价标准。通过建立铲斗装载物料过程的数学模型,用数学语言对工程实际问题进行描述分析,再利用具体的铲斗数据代入数学模型中,求解出在铲斗铲入深度与铲斗空斗体积之间的数学关系。通过主动落入的物料体积函数与铲斗空斗体积函数的图形,得出结论:不同型号的铲斗都可以找到一个合适铲斗铲入深度达到最优满斗率。铲斗铲装过程的数学模型有很强的适用性,还可用于智能装载机器人装载作业的轨迹优化的参考计算,求解最优装载满斗率。     

双伸缩液压支架立柱初撑力分析与研究

针对双伸缩液压支架立柱初撑力不足的现状,对其工作原理、操作流程和结构受力进行了分析,分析结果表明,立柱主动初撑时,一级缸活塞触抵导向套产生内力致使二级缸压力不足,从而导致其初撑力不足额定值的50％;以Ф360／Ф260—2340型双伸缩立柱为研究对象,进行了初撑试验,试验数据表明,不足的初撑力致使顶板下沉量增加13．67mm。为了使双伸缩液压支架立柱达到额定初撑力,提出了机械拦阻法、一级杆腔截止法等5种方法,并分析其各自特点,为双伸缩液压支架立柱的设计提供了参考。     

高山型露天矿采矿作业综合机械化设计决策效果的提高

现行的露天矿设计标准不考虑露天采矿作业各时期和各不同采区矿岩特性的变化和差别,岩石可钻性、可爆性和可挖性的现有分类方法互不衔接,不能充分说明岩石特性,所以据此选定的采矿综合机械化设备往往不能充分发挥出应有的效率。本文建议,在设计采矿作业时将整个采场分为若干工艺区,根据工艺区内具体矿岩特性确定穿爆、铲装、运输、排土及加工处理工序的参数,使整个工艺流程中各工序的设备都处于良好条件下作业,从而提高整个企业的生产效果。     

地下铲运机铲斗斗刃运动轨迹方程的中间参变量推导及分析验证

本文以KCY-2地下铲运机正转六杆工作机构为研究对象,通过多刚体系统运动学分析方法,获得了铲运机斗刃的运动轨迹方程。针对运动轨迹方程中所涉及到的三个中间参变量,进行了中间参变量关于动臂油缸和举升油缸行程的数学模型的推导,并通过对实车数据进行测量和模型仿真数据对比进行了误差分析。结果表明,数学模型可以准确描述中间参变量关于动臂油缸和举升油缸行程变化的变化,可以完全替代通过数据拟合进行中间参变量求解的方法,具有更小的计算误差,使铲运机斗刃的运动轨迹方程可以更为准确的描述动臂油缸和举升油缸行程在变化过程中的铲运机斗刃的位置,对地下铲运机真正实现自主铲装具有重要的应用价值。     

提升机过卷液压缓冲系统优化设计与仿真研究

针对过卷液压缸缓冲吸收提升箕斗过卷冲击所产生的压力波动问题,通过增加节流阀,接通过卷液压缸有杆腔和无杆腔,对提升机过卷液压缓冲系统进行了优化设计,对优化后的提升机过卷液压缓冲系统工作原理开展了研究,利用AMESIM对过卷液压缓冲系统仿真模型进行了搭建,对比分析了优化前后过卷液压缸有杆腔压力、箕斗位移、箕斗速度的动态性能曲线,仿真研究了节流阀通径对过卷液压缓冲系统的影响规律,研究结果表明：优化后的提升机过卷液压缓冲系统缓冲性能得到提升,节流阀能吸收过卷液压缸有杆腔压力波动,节流阀通径对过卷液压缸活塞复位具有较大影响,当通径为9mm时,过卷液压缓冲系统性能较好,过卷装置动力学特性较好。     

挖掘机斗体在冲击载荷作用下的结构分析及试验

基于虚拟制造方法建立了某挖掘机斗体的三维实体模型,应用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA求解出在冲击载荷作用下斗体的动应力响应,并试验验证了有限元模型的有效性。针对斗后壁动应力较大的特点,利用应力约束优化准则对斗体进行结构拓扑优化,并给出2种不同拓扑优化方案:添加斗底加强板和加强肋。仿真结果与试验结果进行对比,结果表明,2种方案都能较大程度地改善斗体的受力情况,从轻量化角度考虑,添加斗底加强肋的方案更为有效。     

双面回油型液压凿岩机空穴及气蚀机理

具有双面回油型冲击机构的液压凿岩机,其能量利用率高,但活塞回程制动阶段的前腔负压常常造成活塞和前导向套的严重气蚀,影响了凿岩机的正常使用。阐明了双面回油型冲击机构的工作原理,考虑油液压缩、油液泄漏和活塞的撞击回弹等因素,建立了冲击机构的数学模型,并进行数值仿真。通过凿岩机机理实验,测试了活塞前、后腔压力和冲击频率,得到了活塞的冲程末速度。比较实验与仿真结果,验证数学模型的正确性。在此基础上,通过仿真获得了阀芯与活塞的位移曲线和速度曲线,确定了阀芯开始换向、经历负开口区间以及换向完成的准确时间点。给出了活塞前、后腔和左、右阀腔的压力变化规律,揭示了前腔空穴的产生机理。为此设计并加装了回油蓄能器,分析了不同的充气压力对前腔空穴的影响。仿真结果表明,回油蓄能器能够在一定程度上改善前腔负压问题,且在0 MPa的充气压力下,效果最佳,负压的持续时间将减半。     

基于系统的高水基先导阀压力流量特性建模与仿真

从系统角度对先导阀的动态响应进行研究,建立了基于AMESim软件的支架电液控制系统的仿真模型,通过对主阀的不同控制活塞直径的分析,得到先导阀的不同工作口压力、流量响应曲线。分析表明,负载的变化对先导阀的出口压力和流量影响较大,设计先导阀时,工作口压力的波动值应在一个较大的范围内综合考虑。     

基于AMESim的液压锚杆钻机冲击器系统建模与仿真

提出一种锚杆钻机用新型无阀自配流液压冲击器,分析其结构原理及特点。分别建立了冲击器各行程的数学模型,运用AMESim建模与仿真,根据仿真曲线分别分析了冲击活塞速度和活塞位移的变化情况。利用AMESim批运行功能分别分析了活塞质量、溢流阀调定压力及前后腔活塞直径比等对冲击器性能的影响,为冲击器参数优化设计和冲击特性研究提供了理论基础。     

基于ADAMS装载机执行机构的仿真研究

利用三维建模软件SOLIDWORKS对该新型装载机整体进行了参数化实体建模,将装载机整个实体模型导入至动力学仿真研究软件ADAMS中,对其关键部件执行机构进行了仿真研究。验证了该新型装载机符合设计参数要求,并对装载机的两种典型工况进行了仿真分析,得到了两液压缸与各关键铰接点的受力曲线,通过观察受力曲线可以得出设计符合设计标准。通过基于ADAMS软件的动力研究进一步验证了该新型装载机设计的合理性,缩短了设计周期,大大节约了整体设计成本。     

冲击载荷下液压支架立柱的受载特性研究

为了研究液压支架立柱受顶板下塌作用易胀缸的问题,使用重锤法来模拟顶板下塌对立柱产生的冲击载荷作用;根据弹簧串联原理推导了完全伸出状态下双伸缩立柱的刚度公式,并进一步得到了立柱液压缸内的压力公式,将重锤冲击立柱的动态加载转变为立柱液压缸内的液压静态加载;使用Workbench仿真得出了立柱的应力、变形云图,得到了立柱的最大受载点在二级缸上且该点位于靠近活柱活塞处,一级缸的最大受载点位于缸底处;通过公式计算及Workbench仿真,得到了随着冲击速度增加立柱最大应力值增大以及随着立柱液压缸内乳化液液柱高度增加立柱最大应力值减小的结论。为立柱强度设计及立柱冲击试验提供重要依据和理论指导。     

水压轴向柱塞泵关键技术研究

轴向柱塞泵通常用在高压或者中高压场合,很多关键零件处在高相对转速、高接触比压的摩擦状况。其中3对典型摩擦副是:柱塞与缸体孔、缸体端面与配流盘、滑靴与斜盘。根据轴向柱塞泵的工作原理,分析了轴向柱塞泵摩擦副的结构与性能特点及对轴向柱塞泵进行了流场仿真,为水压柱塞泵的开发研究提供了参考。     

Estimation of loader capacity based on the heap size distribution calculated by using numerical models

In open pit mining, the heap size distribution that results from blasting is one of the most important parameters in determining loader productivity. The characteristic heap size distribution, which is determined based on the mean size distribution and the coefficient of uniformity, directly affects the digging cycle time and the bucket fill factor of a loader, which in turn determines the loader productivity level. In this context, loader capacity can be estimated using the characteristic size distribution of the heap. In this study, a model was developed that can be used to estimate loader working capacity as a function of the characteristic heap size distribution using data obtained from 12 blast tests conducted at two different limestone quarries.