特种车辆电池热管理设计与实验研究

为确保消防特种车辆能在高温环境下正常工作,该文设计了一种新型的电池热管理系统。提出在电池外围布置隔热结构进行热防护,电池放电过程中产生的热量则通过相变材料进行吸收。此外在相变材料中布置液冷管道,待消防特种车辆撤离火场后利用液体换热实现相变材料的再生。该文重点关注相变材料对电池组的温度控制情况,对电池放电温升的仿真结果显示,电池组温度始终处在正常范围内,初步验证了设计的可行性。在此基础上进行了实验验证,恒流放电的过程中电池组工作正常,在相变材料的作用下电池组温度得到了有效控制。为进一步优化设计,通过仿真模型研究了相变材料相变点、相变潜热等因素对热管理冷却性能的影响。

基于油液监测的高原环境下特种车辆关键部件研究

高原的外部环境相较平原地区恶劣,油液理化性能会发生剧烈变化,因此机械在此环境下更需要进行监控。结合实际案例,通过光谱分析油液中元素变化情况,通过铁谱仪分析油液中颗粒物数量及大小分布,确定故障点。通过装置拆装检修,证实油液监测数据的真实性和参考性,并给出高原环境下特种车辆维保注意事项。

基于非支配排序的机场特种车辆调度

在机场过站期间,航空器需要依靠特种车辆来提供多项地面保障服务,包括燃油加注、配餐、装卸行李货物、清洁和拖车牵引等。这些服务由相应的特种车辆完成,特种车辆的调度对于提高地面保障服务水平和资源利用率至关重要。目前机场普遍采用基于人工的单车单航班服务的特种车辆调度方式,这种方式成本高、效率低,是导致航班延误的重要因素之一。为解决机场地面拖车保障服务调度的问题,根据拖车服务运行特点,建立拖车行驶总路程和航班延误最小化的车辆路径问题模型。与传统固定算法不同,为适应拖车调度的问题,采用了基于启发式算法的非支配排序思想对模型求解。通过国内首都机场的实际航班数据进行验证,研究结果显示,该算法较实际运行情况下延误数量减少了27%,有效地降低了航班延误率。

基于极值外推的特种车辆疲劳耐久性多轴载荷谱编制

非道路特种车辆服役载荷谱是整车结构耐久性的关键,为此提出基于极值外推的特种车辆疲劳耐久性多轴服役载荷编制方法。考虑到多轴载荷谱外推时的载荷通道之间具有相位关系,开展以临界平面损伤参量为基础的多轴载荷等效合成研究;构建极值超出量服从广义Pareto分布的多轴外推模型。利用等效合成载荷谱进行载荷外推,将基于等效合成系数获取的外推量分配到每个载荷通道上,实现考虑相位关系的多轴载荷外推。以典型工况下特种车辆的轮端六向力信号为研究对象进行多轴外推,并对比外推前后的载荷谱与采集载荷谱通道之间的相位关系、穿级计数、雨流计数和功率谱密度。研究结果表明:基于极值外推的特种车辆整车疲劳耐久性多轴载荷编制,可以实现在相同典型工况下多轴载荷谱的有效预测。

特种车辆非充气轮胎研究综述

非充气轮胎对比普通充气轮胎存在不易爆胎、稳定好等特点,可有效提高特种车辆应对极端路面和复杂作业环境的能力。从非充气轮胎应用于特种车辆的巨大潜力为契机,对非充气轮胎的研究现状与趋势进行概括。对非充气轮胎的性能分析与机理研究的方法进行总结,发现其支撑体的结构、刚度、表面平滑度是影响轮胎运行期间振动和噪声的关键。根据非充气轮胎设计要求,对其拓扑优化和力学特性研究方法进行了分析整理,仿生结构非充气轮胎利用仿生学方法解决非充气轮胎性能问题将存在重要研究价值。

特种车辆轮毂电机铁心损耗计算研究

铁心损耗在特种车辆轮毂电机损耗中占据较大比例,直接影响驱动系统的效率和温升。为准确计算铁心损耗,以一台额定功率70 kW的轮毂电机为研究对象,通过时步有限元分析得到定子铁心各个区域的磁密波形,并分别对径向磁密、切向磁密波形进行谐波分析,进而研究旋转磁化和谐波磁场对轮毂电机定子铁耗的影响。在进行磁密波形及其谐波分析后,采用3种铁耗计算方法分别计算轮毂电机定子铁耗,从轮毂电机效率及损耗试验数据中分离出定子铁耗值,并与不同方法的计算结果进行比对分析,结果表明同时考虑旋转磁化及谐波磁场影响的计算方法精度最高,其计算结果与试验值最相近,验证了计算方法的有效性。

非道路特种车辆耐久性载荷谱的高置信度最少采集样本量

针对特种车辆的耐久性开发时服役载荷获取问题,提出服役载荷谱的特征参数服从威布尔分布的高置信度(90%以上)最少采集样本量模型。基于全面表征载荷谱能量分布和损伤分布的累积功率谱密度,开展该特征参数的威布尔分布及参数估计研究,并构建耐久性载荷谱高置信度最少采集里程模型。以非道路条件下特种车辆在两段路程下采集的轮端六分力信号为对象,基于所构建的载荷谱采集最小子样容量模型,同时指定采集载荷谱的样本与总体之间的精度指标和置信度要求,分别获取特种车辆在典型工况下载荷谱的最少采集里程,并相互验证。研究结果表明:提出的服役载荷谱特征参数服从威布尔分布的高置信度最少采集里程模型,能够有效地实现高置信度、高精度载荷谱采集的最少里程计算。

基于特种车辆摆臂实测载荷的参数估计拟合外推研究

以特种车辆摆臂实测载荷数据为依据,对实测信号进行编制得到了实摆臂的二维载荷谱,并对其进行了参数估计的拟合外推分析,确定了幅值和频次关系服从威布尔分布优于对数正态分布,均值和频次关系服从正态分布,并将外推后的结果与实测信号进行对比验证。结果表明:参数估计拟合外推的结果在合理误差范围内;预测的极值和频次更接近于实测值,初步验证了参数估计拟合外推方法在特种车辆领域应用的合理性。

特种车辆油气弹簧减振阀可靠性研究

油气弹簧减振阀为特种车辆悬挂装置中的重要部件,针对其应用中受高频载荷易损问题,提出基于Ansys Fluent的油气弹簧减振阀流固耦合可靠性研究方法。基于该方法建立减振阀中阀芯及阀座固体模型与周围油液流体模型,分析0.6、3.96、7.83 Hz激振频率下的减振阀工作状态,研究其安全系数及寿命。结果表明:减振阀阀座在颈部连接处、正对常通孔处易破坏;阀芯易损部位主要集中于阀杆处。研究结果可为减振阀可靠性分析提供参考,亦可服务于后续减振阀薄弱环节优化设计。

基于RCS仿真技术的特种车辆隐身造型设计

目的为提高地面特种车辆的隐身性,对某款特种车辆工业造型进行优化设计,提高车辆在雷达探测环境下的生存能力,同时拓展车辆造型设计风格特征。方法首先,基于雷达隐身设计原理,以车身造型轮廓为设计要素,构建设计要素的几何轮廓特征;其次,通过参数化形状文法进行车身造型多方案设计;最后,通过RCS数值模拟计算技术,对不同造型方案的RCS值进行计算,筛选相对最优方案,针对造型进行细节设计。结果相较原车身造型,所有优化设计造型方案的RCS值均全面减小,其中最优方案RCS均值减小55%,前视角RCS值减小幅度最大约58%,侧向视角RCS值减小幅度最大约43%,车身整体RCS值达到预期设计目标,有效提高了车身整体的造型隐身性能。结论以轮式特种车辆的造型设计为例,通过形状文法与参数化设计工具辅助车身造型的多方案设计。基于RCS仿真技术为特种车辆的隐身造型优化设计提供合理性验证与评价,提高了车身造型多方案设计的精确性,为特种车辆隐身造型的工业设计提供参考。

环境工程在特种车辆研制中的应用

根据特种车辆的使用要求、环境研究工作现状及现存的问题,结合GJB4239-2001《装备环境工程通用要求》在特种车辆研制和试验中的经验总结,系统性地从环境工程管理、环境分析、环境试验及评价等方面探讨了特种车辆环境工程工作项目、开展时机、实现方式等内容,包括建立环境工程工作机制、建设气候环境信息数据库、环境效应定量化分析、分层级细化气候环境适应性指标和开展复杂综合气候环境试验考核等。此外,提出了在特种车辆研制过程中,把气候环境适应性相关工作前置,并贯穿于全寿命周期的建议,为在特种车辆研制与生产中开展环境工程技术研究工作提供了可借鉴的思路,支撑发挥环境工程对特种车辆气候环境适应性的保障作用,有效提升特种车辆的气候环境适应性。

发射载荷作用下特种车辆动态响应仿真分析与优化

基于HyperMesh-LS-DYNA有限元建模与仿真方法,探究了特种车辆在发射载荷作用下车体的稳定性问题。以某型特种车辆为研究对象,在车辆数值仿真模型中构建了悬架等相关柔性化组件,对车体在发射载荷作用下的稳定性进行分析,发现发射载荷未能均匀分散到各支撑结构,且在发射底座、 g-h轴对应轮胎与地面的接触压力较大,发射筒摆动幅度较大。基于上述结果,提出调整支腿结构的刚度阻尼系数和增加附加支撑结构两种优化方案,以达到减小车辆与地面的接触压力以及车体纵向摆动幅度的目的,并进行了仿真验证。结果表明,辅助支撑的数量与位置对车体稳定性的影响较大,靠近底座以及数量越多,对车体稳定的保持效果较好,其中在g-h轴之间增加一对附加支腿,底座接触力减少16%;在b-c、 g-h轴之间同时各增加一对附加支腿,底座接触压力减少20%,发射筒摆动幅度范围缩减12.1%。

基于遗传算法的重型特种车辆主动悬架H_(2)/H_(∞)控制研究

重型特种车辆的传统被动悬架对不同路况适应能力差,恶劣路况下车辆性能下降明显,无法满足重型特种车辆在不同路况下行驶平顺性和操纵稳定性的需求.针对这一问题,研究建立了三轴重型特种车辆整车9自由度主动悬架模型,设计了H_(2)/H_(∞)鲁棒控制器,并在满足H_(∞)约束条件下采用遗传算法对H_(2)性能指标进行优化,获取了全状态最优控制律,同时对连续随机路面和凸块路面下主、被动悬架性能进行分析.结果表明:在连续随机路面下,相较于被动悬架,H_(2)/H_(∞)控制主动悬架在时域和频域范围内均具有良好的性能,能够提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性;在凸块路面下,主动悬架能够更快地衰减来自不平路面的振动,并使左前轮胎动载荷的最大值降低了23.5%,提升了轮胎的接地性.H_(2)/H_(∞)控制主动悬架对不同路况具有良好的适应能力,能够满足不同路况下重型特种车辆行驶平顺性和操纵稳定性的提升需要.

提高特种车辆薄壁齿圈制造精度的工艺方法

薄壁齿圈材料为20Cr2Ni4A,零件采用渗碳淬火热处理方式。针对特种车辆机电复合传动装置侧减速器中的关键零件薄壁齿圈在加工试制过程中出现的报废问题,根据现场加工及检测数据,分析了该结构齿圈的制造技术难度以及影响制造精度的主要工序,得出热处理渗碳淬火变形及淬火后硬齿面插齿工序装夹变形是导致零件报废的主要因素。设计2组试验,摸索渗碳淬火变形规律并提出解决措施,设计插齿夹具减小装夹变形,依据变形规律优化工艺流程,有效控制变形,同时进行了淬火后受退刀槽尺寸限制的磨齿工艺方案研究。经检测,硬齿面插齿齿圈精度可达7~8级,磨齿齿圈精度可达5~6级,为零件批量生产提供了技术支撑。

浅析新时期消防特种车辆装备技术管理

国民经济高速增长,社会大众越来越注重消防安全问题,这就对消防工作者提出了更高要求,以期满足人们多元化消防需求。因此,本文则针对新时期消防特种车辆装备技术管理进行了简单分析。本文首先从消防特种车辆的基本特征入手,具体分析消防特种车辆装备技术管理过程中存在的问题,在此基础上,从而提出相对应的管理对策,旨在突出管理效果,确保消防安全工作顺利实施。

液压平衡回路在冶金特种车辆上的应用

基于某系列的SUN经典平衡阀典型结构及性能特点,给出该系列平衡阀开启的平衡条件及其回路的一般性能指标。在此基础上针对冶金特种车辆常见的平衡回路,从负载特性、保压能力及工作周期占比3个方面,重点分析了3种典型平衡回路的工况特点。进一步采用框图分析、对比计算、AMESim仿真等方法指出各自平衡回路在变量系统中应用时的可靠性、调速特性、节能特性等方面的指标差异与局限,为特定工况下平衡阀选择及其平衡回路的设计及优化提供有益参考。

矿用蓄电池特种车辆用变频牵引电机的研究与设计

传统交流变频调速系统只有恒转矩段和恒功率段,且恒转矩段约占整个调速范围的1/2,中频段特性比较硬,转矩不会跟随转速的变化而变化。为了让交流变频调速系统满足矿用蓄电池特种车辆的牵引工况,模拟直流调速系统的低速大扭矩“挖掘机”软特性,以DC 128 V的矿用铅酸蓄电池铲运车为例,通过对比直流电机特性参数,详细介绍了变频牵引电机多段速关键点、额定功率、额定电压、额定转速、启动电流、额定转差率和电机极对数等关键参数的设计方法,使得变频牵引电机转速与扭矩机械特性曲线与原直流电机相吻合,使其完全适用于矿用蓄电池特种车辆的行走,并在煤矿井下得到了验证。

基于AI视觉的输电线路通道保护区内特种车辆识别

输电线路通道保护区通常位于自然环境中,如山区、林区等,背景可能包括大量的树木、植被、草地等。这些复杂的背景元素会对特种车辆的识别造成干扰,使得识别任务更加困难。为此,本文提出一种基于AI视觉的输电线路通道保护区内特种车辆识别方法。设计AI视觉下特种车辆识别流程,提取特种车辆特征,并使用方差测度来评估每个特征的权重或重要性,构建特征融合模型。基于此,获取最终的AI视觉直方图数据,得到目标车辆的最终匹配结果,引入一组级联式的学习器,通过不同阶段学习器对位置内在模式的学习,精准、快速识别特种车辆。实验结果表明,所提方法能够准确提取出特种车辆的视觉信息,并精准识别出特种车辆的种类。

基于规则的多轴特种车辆稳定性集成控制

为提升多轴特种车辆的主动安全性与操纵稳定性,以某重型5轴特种车辆为研究对象,基于自适应协调控制策略,设计了集成主动后轮转向(ARS)与差动制动力矩分配(DBTD)的分层稳定性集成控制策略。决策层基于规则决策出ARS与DBTD子控制系统的协调控制指令;分配层基于前馈+反馈控制策略实现主动转向轮转向角的分配;基于滑膜控制与既定规则实现车轮差动制动力矩的分配。通过Trucksim与Simulink联合仿真对所提控制策略的控制效果进行验证,对比分析了高速高附转向与低速低附转向2种极限工况下稳定性控制车辆与无控制车辆的运动状态。结果表明:在集成控制系统控制下的车辆,对于高速高附工况,车辆的横摆角速度与质心侧偏角的幅值相比于无控制车辆分别降低了46%与63%,对于低速低附工况,车辆的横摆角速度与质心侧偏角的幅值相比于无控制车辆分别降低了47%与58%,集成控制系统能有效提升车辆高速高附转向时的行驶稳定性与低速低附转向时的转向灵敏度和路径跟随性能。

两阶段机场多特种车辆协同充电调度策略

在机场区域内,新能源特种车辆充电具有很大的随机性,且不同种类特种车辆充电情况各不相同,造成飞行区内各充电桩利用率相差过大,影响机场配电网的健康运行。针对上述现象,设计了十一车型两阶段特种车辆协同充电调度策略。第一阶段通过分析不同车辆对航班的保障流程,以同一车辆对相邻航班保障起始时间差值最小为目标,生成存在充电需求的车辆序列。第二阶段以减小飞行区各区充电桩时间利用率方差和车辆充电排队时间为目标,在上一阶段车辆序列基础上采用改进的自适应变异粒子群算法进行模型求解,并以国内某枢纽机场的实际车辆充电数据进行对比验证。实验表明,采用该算法后,车辆充电时的等待时间降低了93.5%、飞行区充电桩时间利用率的整体方差下降了88.7%,达到了均衡使用充电桩的目标。