泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。     

卡特彼勒最新推出390DL型液压挖掘机

整机质量为88180kg的390DL是卡特彼勒公司最新推出的履带式挖掘机,相对于385CL,新机的设计提供了更加强大的液压动力、更加坚固的机体结构、增加了安全性和便利性、提高了可维护性。新款390DL型履带式挖掘机配备了390kW的卡特彼勒C18型发动机,     

多执行器载荷差异储能均衡系统特性

针对阀控多执行器复合作业系统节流损失大、动势能浪费严重等问题,提出一种多执行器载荷差异储能均衡原理。首先对多执行器系统功率分配特性进行分析,明确了载荷差异产生节流损失的原因是动力源压力与最大负载相匹配,导致其他执行器控制阀产生过大的压力损失。然后建立了载荷储能均衡液压挖掘机联合仿真模型。并设计电液储能单元控制各执行器进油腔的压力相等,从而消除执行器载荷差异造成的节流损失。在动臂、铲斗同时动作时,与流量匹配系统相比,所提系统节流损失降低达75%,系统效率提升39%;同时,电液储能单元实现了传统压力补偿器的压差调控功能,显著提升了系统运行平稳性。     

液压挖掘机工作装置复合动作时动力学仿真分析

复合动作是液压挖掘机常用的挖掘方式。文中用Pro-E对液压挖掘机进行了三维建模,建立了挖掘机工作装置的虚拟样机。通过对工作装置在复合工作时的动力学分析,得到了挖掘机的动臂、斗杆、铲斗等主要铰接点力的特性曲线,揭示了挖掘机挖掘工作过程中各构件的动力学特性规律,为进一步分析挖掘机的结构特性和应力分布提供了结构件的载荷分布情况,从而为挖掘机的设计提供理论依据。     

泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统特性

阀控液压系统动态响应快、功率密度大,但存在较大节流损失,无法解决多执行器系统载荷差异带来的节流损失;泵控非对称液压缸系统消除了节流损失,但需进行流量补偿,同时泵控多执行器系统装机功率和成本过高。针对上述问题,提出一种泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统,并将其应用于某大型液压挖掘机斗杆系统。首先在SimulationX中构建了机电液联合仿真模型,通过与斗杆空载试验结果对比,验证了模型的准确性,然后设计了系统控制策略,最后通过仿真分析了不同控制系统斗杆运行特性和能耗特性。仿真结果表明,与电液流量匹配控制系统相比,该系统改善了斗杆运行平稳性,同时降低系统能耗达63.3%,并具备能量回收的潜力。     

大型矿用液压挖掘机的节能分析

大型矿用液压挖掘机的工作效率高、结构重量小、运营成本低,在露天开采上得到广泛应用。浅述了大型矿用液压挖掘机系统节能发展趋势,阐述了WYD260液压挖掘机系统设计上的节能措施、再生阀能量回收的原理及应用。     

泵阀并联进出口独立系统特性

为结合阀控系统响应快和泵控系统能效高的优点,并减少传统四边联动阀带来的节流损失,提出一种泵阀并联进出口独立控制系统方案,应用于某6 t液压挖掘机动臂及斗杆系统。建立多学科联合仿真模型,设计泵阀协同驱动控制策略,研究了阀控单元与泵控单元输出功率比对系统特性的影响,并应用泵控单元消除了多执行器载荷差异带来的节流损失,对比分析传统进出口独立控制系统与所提系统的运行特性和能耗特性。仿真结果表明,增大阀控单元输出功率占比,可提高系统动态响应;增大泵控单元输出功率占比,可有效减少系统能耗。与传统进出口独立控制系统相比,该系统可减小节流损失90%,降低系统能耗41%,并改善重载执行器响应滞后现象。     

液气储能双缸驱动大型液压挖掘机动臂节能特性研究

液压挖掘机工作过程中存在大量的重力势能浪费,严重影响整机能效并造成大的排放污染。针对双液压缸驱动动臂的大型液压挖掘机,提出采用双液气储能液压缸驱动液压挖掘机动臂、集成驱动与势能回收一体化原理,降低机器作业能耗和排放。将原双腔液压缸改为集成有储能腔的三腔液压缸,储能腔与液压蓄能器直接连通,通过液压蓄能器初始充液压力平衡工作装置自重,直接回收利用工作装置重力势能。根据36 t大型液压挖掘机作业特点和重力势能变化情况,设计出液压缸和液压蓄能器的参数。进一步建立数字化样机,通过对液气储能驱动系统进行仿真研究,对液压泵输出流量和控制阀的阀口参数重新匹配,修改了与回转复合动作的合流控制策略,并初步验证了液气储能驱动系统的节能效果。在此基础上构建了试验样机,90°标准装车作业循环测试表明,与同型号液压挖掘机相比,在满足同样挖掘力的情况下,整机工作效率提升20.7%,燃油消耗降低17.1%,如按每天作业8 h计算,单台车每天可节约燃油达47 L,减少二氧化碳排放123.6 kg。     

挖掘机混合动力系统试验台液压加载系统设计

加载系统是挖掘机混合动力系统试验台的重要装置。结合6t混合动力系统试验台的技术要求,分析了加载系统的技术参数,确定了基于溢流阀的液压加载系统设计方案。给出了液压加载系统的工作原理图,介绍了加载系统的工作过程。建立了基于AMESim平台的液压加载系统仿真模型。对加载系统的最大加载功率和典型工况下加载功率进行了仿真计算。仿真结果表明:所设计的液压加载系统能满足设计要求。研制了液压加载系统样机,对样机的加载功率进行了实验测试,实验结果表明,加载系统输出功率误差     

大型液压挖掘机斗杆挖掘阻力的离散元素法研究

针对由于缺乏铲斗挖掘阻力等关键数据而导致在大型正铲液压挖掘机工作装置、液压系统设计时只能采用类比法而造成整机性能差的问题,对挖掘机斗杆挖掘阻力进行了离散元研究,提出了一套仿真评估方法:运用离散元素法,在EDEM中建立了矿堆模型,通过选择Hertz-Mindlin无滑动接触模型计算了元素间接触力,模拟了大型正铲液压挖掘机斗杆挖掘工况,分析研究了挖掘过程中铲斗所受挖掘阻力。将EDEM中所得挖掘阻力加载到ADAMS挖掘机动力学模型,进行工作装置和液压回路参数校核以及挖掘阻力实验验证。研究结果表明,挖掘阻力的仿真与计算为大型液压挖掘机工作装置和液压系统设计提供了可靠依据。     

值得关注的小型轮式液压挖掘机

小型轮式液压挖掘机(以下简称小型轮挖)国外一般指整机质量在6t以下的轮式液压挖掘机,国内一般指整机质量8t以下的轮式液压挖掘机。小型轮挖的生产始于上世纪70年代,1985年以后,由于技术的进步,这种产品得到了迅速的发展,技术上日臻成熟、完善。现今小型轮挖已经得到越来越广泛     

挖掘机电液流量匹配控制系统动态性能研究

分析了液压挖掘机基于与负载压力无关流量分配（LUDV）多路阀的电液流量匹配控制（EFMC）系统的控制原理,建立了EFMC系统的液压挖掘机虚拟样机模型,采用实时检测油缸速度信号的反馈闭环控制方法提高流量匹配的精度。分别建立液压挖掘机EFMC系统动力学模型与液压系统模型并根据其实际工况进行联合仿真,研究了挖掘作业过程动态特性及节能特性。与传统的基于LUDV的负载敏感系统实验结果进行对比,结果表明: EFMC系统与传统负载敏感系统相比,改善了系统的动态响应特性和稳定性,泵的压力裕度明显减小,提高了系统的节能性,反馈闭环控制系统动态响应特性也明显得到提高。研究方法可为进一步研究挖掘机的动态性、节能性、稳定性提供理论依据和参考。     

挖掘机械

单斗挖掘机GJ20051090 液压挖掘机运动学问题及可控性与可观性分析 [刊,中]/吕广明…//建筑机械.—2004,(5).—70～73以哈尔滨工业大学工程机械实验室液压挖掘机样机为模型,阐述了液压挖掘机实现自动控制的方法;提出了运动学正问题、逆问题及其解法;针对样机模型的液压控制系统数学模型,从现代控制理论的角度,对其可控性和客观性进行分析,并进行了仿真。图4表1参6     

拔长工艺中锻造操作机液压系统能耗分析

扩展了锻造操作机整机的能量流模型和能耗计算模型,研究了拔长工艺下锻造操作机液压系统的控制特性和能耗特性,得出了液压系统的能耗分布规律,分析了能量浪费的关键环节,为锻造操作机液压控制系统的优化以及节能控制方法的提出提供指导。研究结果表明,锻造操作机液压系统的能耗特性具有如下特点：夹钳上升和旋转动作的能量传递效率较高,均可达60%以上;大车行走动作的能量传递效率仅为17%;夹钳下降时重力势能几乎全部转化为升降控制阀的节流损失;多执行器不同负载与单压力源不能合理匹配会造成巨大的节流损失。     

徐工XE4000型全液压挖掘机

<正>产品亮点国内酋台400t级液压挖掘机,采用独有的重载型双柱梁箱式结构平台和组合式下车行走体,是国产大吨位履带式液压挖掘机的扛鼎之作。该机为国内制造的首台400t级全液压挖掘机,工作装置可满足矿山重载荷使用工况。标配强力破碎型铲斗,配置大牵引力底盘行走系统,最大爬坡能力超过50%,整机牵引力与同吨位产品相比提升35%以上。液压控制系统采用正控制与闭式回转复合控制,能耗低。车体连接采用模块化设计,便于吊装转场运输。采     

水下生产控制系统液压管路设计及仿真

首先介绍了水下生产控制系统的组成及工作原理,按照设计要求,对水下生产控制系统液压系统进行了设计计算。主要包括阀执行器推力、运动速度及流量计算,液压系统油管内径尺寸计算,液压系统压力损失计算等,并用AMESim软件对液压系统的低压部分和高压部分进行了仿真计算,通过仿真结果曲线图,如果液压系统多个执行器相继打开的情况下对系统压力造成的影响可以忽略不计,符合设计要求,为今后水下生产控制系统液压系统的设计计算奠定了基础。     

矿用大型挖掘机器人轨迹规划与控制

为提高矿用大型液压挖掘机的自动化水平,适应挖掘工况,设计了一种基于倾角传感器检测反馈的轨迹规划与控制系统。对目标挖掘机D-H建模,确定了其运动学正解及位姿表示;提出了一种适应性运动学逆解方法,提高了轨迹规划的柔性;建立了关节空间-驱动空间-检测空间的转换关系;对常见的挖掘卸料工况进行了轨迹规划,得到了液压执行器的位移目标曲线;通过上位机输出控制信号,控制比例多路阀开口,实现了执行器位置伺服。以95 t大型矿用挖掘机为试验对象,进行了挖掘轨迹规划与控制试验。试验结果表明,通过轨迹规划得到的各执行器目标曲线平滑连续,多执行器动作协调且铲斗位置精度较高,初步实现了自主挖掘作业。     

中型液压挖掘机工作装置设计方法研究

挖掘机在国民经济建设的许多行业被广泛地采用,工作装置是挖掘机直接承受工作载荷的主要构件,其结构强度与挖掘机的可靠性和工作性能直接相关,以23t液压挖掘机为蓝本,在进行大量现场测绘的基础上,提出了工作装置结构设计的简明方法。确定了23t液压挖掘机工作装置的结构方案和液压缸的布置方案。针对设计要求,对工作装置的运动特性、结构主参数进行分析计算。根据挖掘机的工作特点,在各种危险工况下,验算工作装置各液压缸的闭锁压力和动臂的提升力,并进一步完成了载荷分析。在此基础上初估动臂、斗杆的危险截面尺寸,并校核其最大应力,以确定最佳截面尺寸。最后,对动臂、斗杆进行了强度校核,验证了设计合理性,证明该设计方法具有较好的工程实用价值。     

液压挖掘机机械系统在ADAMS中的运动学仿真分析

将三维造型软件UG和机械系统运动学/动力学分析软件ADAMS结合起来,建立了液压挖掘机机械系统的虚拟样机模型。对挖掘机机械系统进行运动学仿真确定了挖掘机整机作业范围和最大挖掘半径、最大挖掘深度、最大挖掘高度、最大倾斜高度和最小倾斜高度等特殊工作尺寸。仿真结果表明,所设计液压挖掘机机械系统较为合理,作业范围合理,满足对特殊工作尺寸的要求。     

液压挖掘机功率匹配与效率控制技术研究

液压挖掘机节能控制中,常用工况下每一档工作控制泵与发动机的局部功率匹配变化,同时挖掘机功率随着外界负载变化。针对负载敏感液压系统的全功率匹配,本文的控制策略对匹配的理论计算和测试数据分析主要包括理论计算及图表与样机测试数据分析。此外,液压挖掘机功率匹配与效率控制的目标:解决负载、变量泵、柴油机三者的动态匹配问题,使挖掘机在工作时达到高效、节能的性能指标。