面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略

针对工程机械在复杂工况下能源利用率不高的问题,提出了一种液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略。首先,在装载机功率与力学平衡的基础上,构造了基于牵引性能理论的装载机动力传动系统仿真平台,并通过装载机循环工况采集到的实验数据验证了其有效性和可靠性;其次,基于发动机与液力变矩器台架实验,研究了ZL50型装载机的牵引特性,对比了其在起步、举升、铲掘、匀速4种不同牵引阶段的动力性能,分析了液力变矩器的闭锁点对装载机动力性、平顺性和经济性的影响;最后,提出了面向复杂工况的液力变矩器与变速箱效能优化协同控制策略,并对优化前后的装载机效能进行了对比分析。研究结果表明:在相同的V型循环工况下,采用所提出的控制策略,装载机等油耗输出能量从372.69 kW·h·mL^(-1)提高到420.51 kW·h·mL^(-1),整机效能提高了约12.8%。所提策略可为大型工程机械传动效率低、燃料消耗大、污染排放严重等问题提供解决方案。

装载机自动铲装作业试验与仿真分析

针对难以采集轮式装载机铲装作业过程中的阻力问题,以某型号轮式装载机为研究对象,建立装载机的铲装作业阻力测试系统,并对不同铲掘深度的轨迹进行自动铲装作业试验,获得了实际作业工况下铲装阶段的水平阻力等试验数据。运用EDEM对实际作业轨迹进行仿真,结果表明:仿真计算结果与试验测试结果在峰值和变化趋势方面都比较吻合,且作业阻力峰值误差为5.2%,说明EDEM仿真能够较为准确地模拟铲装作业过程。基于EDEM对规划轨迹进行优化,优化结果表明在插入阶段对铲斗提升75 mm时,满斗率达到了80.4%,且阻力峰值较规划轨迹减少达23.6%,达到了减阻铲装的目的。

装载机自动铲掘轨迹及轨迹误差补偿研究

根据装载机工作装置各杆件几何关系和试验点位数据,计算出了试验自动铲掘轨迹。通过对不同铲掘深度下的轨迹误差计算分析,提出了一种通过修正初始规划轨迹的误差补偿方法,并使用插值法对误差补偿效果进行了初步验证。最后,通过试验对误差补偿前后的轨迹误差大小以及试验铲掘效果进行了对比分析。试验结果表明,补偿后的铲掘轨迹误差减小了51.39%,铲掘质量提高了10.55%,单位时间铲装量增大了3.33%。

基于DEM-MBD耦合的装载机减阻铲装策略仿真分析

装载机铲装物料过程中,往往受到较大的铲装阻力,使得其作业效率降低、能耗升高。针对此问题,对装载机减阻铲装策略进行研究。对装载机铲装物料过程中受到的铲装阻力进行分析,建立装载机各作业阶段铲装阻力的数学模型,提出装载机减阻铲装策略;利用ADAMS建立装载机虚拟样机模型,对它进行动态仿真,通过EDEM完成铲装物料颗粒模型的建立及相关参数的设置;基于DEM-MBD联合仿真,分别对装载机使用2种铲装物料策略进行铲装过程仿真;最后,获取2种铲装策略中物料运动速度矢量以及铲装阻力变化曲线,进行对比分析。结果表明:装载机使用减阻铲装策略铲装物料相比一次铲装法铲装物料受到的最大铲装阻力值减少11.3%,且使用减阻铲装策略所产生的铲装阻力大部分时间内整体小于一次铲装法所产生的铲装阻力,证明了减阻铲装策略的可行性和合理性。

矿用装载机工作装置有限元分析和结构优化

针对5t轮式矿用装载机工作装置,进行有限元分析和结构优化。应用SolidWorks软件建立与实际情况相同的三维模型,通过ANSYS软件对典型载荷工况下的静态结构进行分析,得到工作装置的总变形图和等效应力图,确认应力集中区域。对应力集中区域进行合理改进,实现工作装置的结构优化。研究结果可以作为矿用装载机工作装置设计和结构优化的依据,对工程机械的设计具有参考价值。

基于BP神经网络的装载机自动铲装作业油耗预测研究

针对装载机自动铲装过程中作业能耗大、难以优化以及测试繁琐的问题,运用BP神经网络对作业油耗进行了研究。首先装载机根据规划出的7条平行铲装轨迹进行自动铲装测试试验,通过传感器获取相关试验数据作为BP神经网络的训练和验证样本;然后建立BP神经网络预测模型,对该模型的误差进行了验证;最后对该模型预测出的非训练铲装轨迹的作业油耗与测试试验的作业油耗进行了对比,以此验证BP神经网络模型的准确性。研究结果表明:BP神经网络预测模型的预测值与与验证样本的试验值的平均偏差仅为6.05 mL,平均误差仅为5.46%;预测平行铲装深度为400、600 mm,这两条非训练铲装轨迹的作业油耗时,其预测值与试验值的误差分别为2.30%~8.36%、2.67%~8.18%;因此,建立的BP神经模型能够较为准确地预测装载机自动铲装油耗,为作业油耗的优化提供依据。

基于离散元与有限元耦合的料斗衬板磨损分析

针对转运系统转载物料过程中料斗衬板的磨损影响运输效率的问题,改用新型钢基陶瓷复合衬板来代替传统耐磨钢,采用离散元法(distinct element method,DEM)描述颗粒物料运动过程,通过Archard磨损模型分析预测不同工况条件下衬板磨损规律,并通过磨损规律和磨损特征验证了磨损模型的合理性。基于DEM的有限元法(finite element method,FEM)耦合方法分析了衬板应力与变形特性。研究结果表明:料斗衬板的最大磨损深度随颗粒度增大而减小,随传送带带速、衬板安装高度、衬板安装倾角的增大而增大。结合实际来看,衬板在粒径25mm、带速2.8m/s、高度3000mm、角度60°的工况下磨损最小。铁矿石散料对衬板的摩擦和冲击作用造成的应力较大的位置主要集中在衬板连接的螺栓孔周围,磨损最严重的位置多为颗粒与衬板优先接触区域,因此,为了降低应力集中,应该在衬板连接处加强螺栓孔的强度并进行圆角设计。

抓斗式散粮卸料过程逸尘机理探究

为探究抓斗卸料过程中的逸尘机理,解决当前港口物料转运过程中存在粉尘外逸严重的难题,搭建抓斗卸料逸出气流在线测试实验平台。采用试验与数值计算相结合的方式,以典型主粮散体颗粒为卸料对象,基于气固两相流理论,探究卸料高度和卸料质量流量对料斗内逸出气流速度的影响映射耦合关系,结合粉尘颗粒逸出过程的运动特性和规律推导出粉尘逸出的临界粒径。结果表明:逸出气流速度峰值与卸料高度成正相关,同一卸料高度下,逸出气流峰值与质量流量成幂函数关系;基于粉体颗粒受力,推导出粉尘颗粒逸出的临界粒径计算公式,并验证公式的计算误差在11%以内;大豆、玉米和小麦卸料时,粉尘颗粒逸出的临界粒径范围分别为160.9~292.5,182.6~359.6,95.1~196.1μm。研究为抓斗式散粮卸料过程中的粉尘控制和抑尘装置设计提供理论支撑。

装载机铲装作业轨迹解算方法研究

对于装载机面向料堆进行铲装作业,其铲斗所执行的铲装作业轨迹将影响装载机工作效能。为了实现装载机铲装作业达到能耗较小状态,根据装载机运动机理合理规划出铲斗与铲装作业轨迹的运动关系,并确定铲斗位于铲装作业轨迹下的姿态角。通过研究装载机工作装置在铲装过程中机构的运动特性,并结合铲斗运动姿态展开装载机铲装作业轨迹的逆运动学研究,采用MATLAB数值软件解算获取装载机动力源运动信息。对于装载机铲装作业轨迹解算至动力源运动的研究,将为装载机智能铲装作业提供一定的理论基础。

纯电动装载机坡道防溜策略

根据纯电动装载机传动系统特性,基于装载机运行参数和行走电动机控制器上传至整车控制器的转矩和转速,制定了坡道防溜控制策略.由整车控制器确定纯电动装载机进入防溜模式的条件,并采用比例-积分(proportional-integral,PI)算法计算防溜模式时下发至行走电动机控制器的目标转矩,使装载机可在无踏板动作时稳定在坡上.基于Simulink搭建纯电动装载机坡道防溜控制算法模型,使用Simulink自动代码生成技术生成可应用于整车控制器的程序并进行试验验证及参数优化,使用装载机在坡上停车和坡上起步阶段的溜车距离分析坡道防溜效果.结果表明:所制定的坡道防溜策略在各坡度坡道上可有效驻坡;坡度为30%时,装载机在坡上停车的最大溜车距离为8.0 cm,在坡上起步的最大溜车距离为4.0 cm,可满足安全驻坡要求.

新能源装载机远程驾驶控制器开发

为提高某混合动力装载机远程操作性能,采用32位高性能单片机开发控制器,基于5G通信技术和Simulink软件,设计开发装载机行走系统、液压系统、制动系统、转向系统及附件系统的控制策略,并通过时延、行走制动、作业测试进行试验验证,实现对装载机的远程驾驶控制。测试结果表明:整车端与远程端之间数据传输完整,数据传输时延约为25 ms;随着踩下远程端制动踏板,大约经过0.3 s整车端电机转矩从100 N·m降为0,大约经过0.7 s电机转速从800 r/min降为0;装载机摇臂、动臂均能根据远程先导手柄的控制指令正确反应,但动作存在轻微滞后;远程驾驶控制逻辑设计符合远程驾驶要求,满足实际使用需要。

纯电动装载机整车控制器设计

分析纯电动装载机功能需求,明确整车控制器应具备的硬件功能,并根据各传感器和执行器确定各硬件模块的通道数量,完成整车控制器硬件设计。基于Bootloader实现生成代码下载;基于局域网总线标定协议开发上位机标定软件,通过解析A2L文件对程序中的参数进行观测和标定。对应用整车控制器的纯电动装载机进行实车V型铲装作业试验验证。结果表明:相同时间内,纯电动装载机的效率较柴油装载机提高8.7%;相同工况下,纯电动装载机作业成本约为柴油装载机的35%。

大功率装载机驱动桥功率损失计算与分析

大功率装载机中,驱动桥是传动系统的关键部分,其较低的功率损失对保持持续的优良性能至关重要。由于内部结构的复杂性,计算其功率损失面临着挑战。为计算功率损失,在Matlab平台中搭建了包含主减速器、制动器和轮边减速器的驱动桥功率损失计算评估平台,得到驱动桥中各种功率损失的分布;并通过试验对计算评估平台的准确性进行了相应验证,计算误差在12%以内。提出的建模方法和结果为新一代驱动桥产品的快速低成本开发提供了重要参考。

斗轮式取料机行走铰点钢结构损伤修复研究

针对港口内悬臂式斗轮取料机的行走台车与回转门架为铰点轴耳板连接方式易发生耳板侧和门架母板裂纹,严重时出现贯穿性断裂情况。设计一种通过合理分析计算,利用工装对悬臂和配重支撑,增加门架顶升基础受力面积提升门架后,将行走机构台车整体牵出,对耳板及门架母板进行切割挖补,增设筋板的解决方案,强化耳板的横向承载能力和母板的抗疲劳能力。该方案适用性强,对行走机构同类型钢结构损伤有一定借鉴价值。

转接塔干式除尘系统改造

港口运输的煤炭大多为粉尘状,在煤炭运输的过程中会产生大量的粉尘,直接危害到职工和周边人们的身心健康和生命安全,并且对环境造成污染。因此在环境保护日益严峻的今天,港口煤炭运输过程中必须投入配套的除尘设施。港口煤炭运输中的除尘设施主要有洒水除尘和干式除尘两种方式。洒水除尘比较简单、方便,但是只能在气温为零度以上的条件下进行,因此在冬季天气较冷只能采用干式除尘。

带式转载机双拉索机架有限元分析与优化研究

以TL8R-2型带式转载机为例,介绍一种带式转载机双拉索机架有限元分析与优化方法。该方法先利用双拉索机架原结构参数、材料特性等构建出机架的有限元模型,然后以此为基础,由软件自动模拟分析机架的受力分布情况,从中寻找出机架易出现损伤的位置,进而提出相应的优化方案。通过有限元分析与优化方案的应用,可优化机架的受力水平,降低机架总重量,确认该方法具有一定应用价值。

活塞杆电镀后表面缺陷原因分析

针对非调钢活塞杆电镀后表面缺陷,通过宏观、金相、扫描电镜等分析,发现表面缺陷为磨削工序中的铁屑经超声碱洗未清除,电镀后与基体结合力不良,在抛光工序中镀层脱落形成的镀层起皮缺陷。在活塞杆电镀前加强表面清洗、表面检查,对表面存在的氧化皮、粘附异物进行清理和去除,可有效减少活塞杆表面镀层起皮缺陷。

轮式装载机制动系统原理和常见故障分析

制动系统是轮式装载机的安全保障系统,在装载机作业过程中发挥着重要作用。本文以常见的两种装载机制动形式为研究对象,对其系统组成和工作原理进行分析,并结合日常实际工作对常见故障进行总结,以供相关工作人员参考。

轮式装载机驱动桥半轴结构和材料选择

以5t装载机驱动桥太阳轮半轴故障频发为背景,从半轴的结构、材料及其热处理展开,将相关试验的过程、数据及分析进行分享。分体式半轴由于其材料和热处理工艺的制定不受制于太阳轮,故灵活性、设计强度可优于整体式。对于装载机等大型工程机械的驱动桥半轴,由于其使用工况恶劣,承受载荷大,设计直径大,适宜采用有效硬化层较深的热处理方式。

一种车架顶升步伐式部装线机构设计

装载机机型种类复杂,车架结构差异大,在实行后车架单个大件流水作业时,需要柔性部装线,具备自动化功能。文章设计出1种顶升步伐式车架部装线,配合拉线传感器、伺服电机和PLC精准控制。机构可以实现无级调节高度,具备柔性功能,适应性强,满足多种车架的共线部装。同时有利于提升人机工程学,取代传统吊装带来的噪音及安全隐患。