正铲液压挖掘机挖掘性能图谱叠加分析法

通过对正铲液压挖掘机工作装置的机构进行分析研究,建立了正铲液压挖掘机各铰点、重心及斗齿尖的坐标,并进一步推导和建立了正铲液压挖掘机挖掘性能分析的力学模型.此外,首次提出了液压挖掘机挖掘性能的图谱叠加分析法(简称叠加法),在VB编程环境下编制了正铲液压挖掘机挖掘性能的图谱叠加分析软件.图谱叠加分析法是将每种工况下的11张挖掘图叠加在一张图谱上进行分析,更为直观、全面地反映挖掘机的挖掘性能.并以某X型正铲液压挖掘机为例,运用该软件对其挖掘性能进行了系统、全面、准确的分析,验证了本方法的正确性和有效性.     

一种新型矿用正铲液压挖掘机的运动学分析

提出一种新型矿用正铲液压挖掘机,其工作装置是一个复杂的多环耦合机构。采用修正的Grübler-Kutzbach公式分析工作装置的自由度,得出该工作装置能够满足正铲作业要求,可以实现两个移动和一个转动。基于运动链环路理论,建立通用的机构运动学分析框图,并且利用该框图对机构进行运动学分析。基于运动学正解分析矿用正铲液压挖掘机的水平挖掘时理论可达的工作空间,得出该机构在水平挖掘时铲斗与地面的倾角为30°~50°时挖掘空间最优,满足挖掘机水平挖掘的作业要求。基于机构运动分析框图对机构进行速度分析,得到液压缸的输入速度与铲斗输出运动之间的雅可比矩阵。最后给出了五组数值算例,对运动学分析进行验证。研究结果为该机构的设计和使用提供重要的理论依据。     

7.5 m3液压挖掘机正铲工作装置的优化设计及仿真分析

主要研究大型液压挖掘机普通正铲工作装置的优化设计，并对其优化前后的挖掘特性进行了仿真分析，验证了优化设计的合理性。     

大型正铲液压挖掘机工作装置性能的优化仿真

针对大型正铲液压挖掘机工作装置工作范围和挖掘力的性能优化问题,首先采用ADAMSMew开发了液压挖掘机工作装置的运动学仿真模型,通过对其进行运动学仿真得出了挖掘包络图与工作范围性能指标,并通过调整铰接点位置的优化方法对工作范围的性能进行了优化;然后利用ADAMS/Hydraulics开发了正铲液压挖掘机工作装置液压模型,集成于工作装置运动学模型,从而建立了工作装置动力学模型,对其进行了挖掘力性能仿真研究,通过调整铰接点位置的优化方法对最大挖掘力进行了优化.研究结果表明,通过采用该仿真优化方法,提升了工作装置的工作范围与挖掘力的性能,筛选出的最终优化方案,将作为研发大型液压挖掘机的设计依据.     

一种新型正铲液压挖掘装置的运动学和动力学分析

提出一种可有效增大铲斗液压缸的推力和行程的新型正铲液压挖掘装载装置。通过对机构自由度分析,验证了该工作装置满足挖掘机铲斗作业要求的一个转动自由度和两个移动自由度。基于模块化图形组态和运动链环路理论,建立该机构的运动学分析流程图,并根据流程图对新型机构进行运动学特性分析。采用数值验证的方法给出五组数值算例,通过运动学正解和反解分析结果的对比,验证了分析方法的可靠性和准确性。基于凯恩方法对该新型机构进行动力学分析,将驱动力等效为关节转矩,推导并建立了动力学数学模型。参考卡特彼勒矿用正铲挖掘机的相关尺寸,给定该新型正铲液压挖掘装载装置的结构参数,基于Matlab分别在空载和变阻力情况下对挖掘机水平作业工况下进行动力学仿真研究,结果验证了动力学模型的准确性。研究结果为该新型机构的设计和应用提供了重要的理论依据。     

基于拓扑优化方法的大型液压挖掘机斗杆新型结构

以斗杆结构强度为基准,采用结构优化的方法,设计了大型液压挖掘机正铲工作装置斗杆新结构。采用离散元方法,构建矿山岩石模型,获得铲斗挖掘阻力;采用多体动力学方法,搭建大型液压挖掘机正铲工作装置刚柔耦合动力学模型,获得挖掘机斗杆挖掘工况斗杆动态载荷,并对斗杆进行动态结构强度分析;采用SIMP插值函数的变密度拓扑优化方法,在有限元中对斗杆结构进行拓扑优化设计,获得大型液压挖掘机正铲工作装置新型斗杆结构;对新型斗杆结构进行动态结构强度分析,斗杆结构强度保持原有水平。研究结果表明,通过拓扑优化后得到的新型斗杆,结构强度与类比设计一致,但质量减小。     

液压挖掘机工作装置的建模与运动学仿真

利用NX三维仿真软件对液压挖掘机反铲工作装置进行了建模和装配,分析了挖掘机工作装置运动过程中铲斗斗齿尖各工况位置,并对其进行了运动学仿真,得到了铲斗斗齿尖追踪轨迹图和位移曲线图等。     

叠加Ⅱ级杆组的正铲液压挖掘机工作机构型综合

提出了一种正铲液压挖掘机工作机构型综合方法——Ⅱ级基本杆组叠加法。针对正铲液压挖掘机工作机构的自由度数目、性质和驱动单元,将其结构分解为基本结构和辅助连杆,并给出了8条构型综合约束条件,进而根据辅助连杆上的运动副数目,分5种情况添加Ⅱ级基本杆组RRR对正铲液压挖掘机工作机构进行了型综合,获得了一系列12杆构型。从中选取了3种构型,针对其多环耦合的结构特点,采用拆杆-等效法分析了其自由度,并建立了相应的仿真模型,开展了运动仿真分析,验证了构型综合方法的可行性。     

计算正铲液压挖掘机挖掘力的软件开发

正铲液压挖掘机的工作装置直接关系挖掘力,而工作装置的设计因变量多,方案选型计算量极大,给设计工作造成了相当的困难。在参考对正铲液压挖掘机工作装置的建模方法基础上,纠正其数学模型中的错误,并自主开发出用于计算挖掘力的软件,极大地提高了设计效率。     

大型矿用正铲液压挖掘机挖掘阻力试验研究

为了研究大型矿用正铲液压挖掘机的挖掘阻力,对某70t级的大型矿用正铲液压挖掘机实际正常挖掘作业时动臂、斗杆及铲斗相对于上一级构件的角位移和各个工作液压缸压力进行了现场同步测试。采用MATLAB软件对实测数据进行了处理和曲线拟合,以减小测试过程中的随机因素对计算结果的影响。根据该类型挖掘机的机构特点,以挖掘机工作装置相对角度和液压缸推力为自变量,以切向和法向挖掘阻力为未知数,建立了挖掘阻力的数学模型。根据实测数据,编程计算得出了该挖掘机在实际挖掘过程中破碎介质对斗齿尖产生的切向挖掘阻力、法向挖掘阻力和总挖掘阻力;研究了实际挖掘过程中挖掘阻力的变化情况,论证了法向挖掘阻力与切向挖掘阻力的比值A的变化规律及相关因素的影响,为正铲液压挖掘机挖掘阻力理论的研究提供了参考。     

大型钢管矫直机液压系统的优化与改进

针对大型钢管矫直机液压系统调试过程易发生主油缸不卸荷、充液阀开启关闭冲击大、龙门架锁紧油缸不保压及压力异常等问题,通过对液压动作过程的解读,以及对液压系统原理、液压元件结构、龙门框架受力过程、各压力曲线监控分析,找出了问题根本原因所在。通过更换液压阀、增加液压阀及检测元件、优化控制程序及主要液压动作之间的连锁保护,使矫直机液压系统满足钢管矫直工艺要求。通过对主要液压压力波形图的分析,验证了分析及处理问题的正确有效性。     

液压系统的维修性设计

液压系统是结构复杂且精密度高的机、电、液综合系统,其故障具有隐蔽性、交错性、随机性、差异性等特点,本文分析了影响液压系统维修性的主要因素,并从简化设计、可达性、标准化、模块化、测试诊断性等五个方面对如何提高系统的维修性水平进行了阐述,对于液压系统的维修性设计具有指导意义。     

平面六杆高级机构高阶函数发生器的综合

本文提出了分组迭代逼近线性叠加最优综合法用于解决平面高级机构的高阶运动参数函数发生器的综合。将机构分析过程与机构综合过程有机地结合起来,建立了四边形和五边形环路方程及求解方法,成功地求解了平面高级机构函数发生器的综合问题。     

一种大型液压升降机构的节流调速及节能回路设计与研究

在对传统大型升降机构的液压节流回路进行分析的基础上,研究开发出一种大型液压升降机构的节流调速及节能回路,分别对该回路中节流调速回路及节能回路的特性进行分析,最终确定复合液压缸及调速阀的作用,可实现在负载变化的条件下,升降机构匀速下降,且其下降速度取决于调速阀阀口的过流面积,从而降低了升降机构对机构整体框架的冲击;通过复合液压缸与蓄能器的综合作用,实现了液压系统的节能。对液压系统进行实验验证,证明该液压系统下降速度平稳,符合液压升降机构工况实际应用需要。     

可折叠式道路清障车的机构设计及优化

针对一种新型的可折叠式道路清障车,对其液压抱胎机构、液压折叠机构和液压举升机构进行机构设计与分析,采用协调曲线法,利用MATLAB优化工具箱对液压举升机构进行机构多目标函数的优化设计,得到液压举升机构的优化杆长,为运动学和动力学分析提供了必要的前提条件。     

民机液压系统振动技术研究

针对飞机液压系统振动失效问题,通过分析失效机理,建立了一套能够有效避免液压系统发生共振失效的民机液压系统设计方法。在HyperWorks系列软件中建立有限元模型,并进行模态分析,最后在飞机上进行试验测量。结果表明,采用该方法设计的液压管路系统,其前三阶模态能够有效避开激励源频率,振动量值和管路微应变都在合理范围内。所采用的研究方法能够为民机液压系统安装布置提供重要的理论依据。     

一种雷达用车载液压升降机构的设计

在对车载雷达液压升降系统特点及负载特性分析的基础上,针对一种大口径平面雷达天线设计了1套液压升降机构,介绍了液压系统的工作原理及控制流程,并给出了系统的关键参数。     

轧机液压系统污染平衡机理分析及PBCC策略应用

冷轧模拟器是模拟轧机轧制带钢试验设备，其张力液压缸存在抖动现象。根据NAS1638，检测液压油污染浓度处于7级，同时发现截止阀存在严重生锈现象，无法满足系统要求。开展液压系统污染平衡机理分析，首次提出污染平衡协同控制(Pollution Balance Collaborative Control，PBCC)策略并现场实践，同时应用统计学开展方差分析，液压缸抖动现象大幅改善，设备运行的精确性和稳定性显著提高。PBCC策略是一整套前后协调、相互统一的设备液压系统油液污染控制指导方法，可以推广到其他设备作为参考应用。     

单泵多马达液压变速器组合机构的设计与研究

针对单泵单马达液压变速器手动变量传动比不准确的问题,提出了单泵多马达液压变速器。通过设计单泵多马达液压变速器的传动回路,得出多马达中各个子马达之间工作方式的组合可以使变速器传动比有多级变化。通过设计组合机构来代替换向阀,使单泵多马达液压变速器更加集成化,效率更高。对组合机构在两个位置之间的切换过程和不同位置处的受力进行分析和计算,结果表明:为避免在切换过程中出现泵、马达进出油路闭死,腰形通道两个圆心之间的角度必须大于某一值;组合机构的中盘受颠覆力矩的作用,其厚度需大于某一最小值,才能避免在壳体内卡死。为单泵多马达液压变速器整体结构的设计奠定了理论基础。