电动装载机转向系统电液流量匹配控制策略

针对电动装载机优先型流量放大转向系统单动工况下节流损耗严重的问题,提出了一种电液流量自适应匹配的节能型控制策略。首先,介绍了优先型流量放大转向系统工作原理;其次,建立转向系统能量损失模型;然后,提出转向系统电液流量匹配控制策略,实现液压泵输出流量与转向系统需求流量的匹配,并构建液压泵流量非线性映射补偿模型,提升流量控制精度;最后,利用AMESim软件搭建系统仿真模型,与原系统对比仿真分析。结果表明:改进后系统流量损耗降低62.68%,能量损耗减少65.26%,节能效果显著,为电动装载机的推广应用奠定基础。

装载机驾驶室方向盘倾角对肌肉疲劳的影响研究

为分析装载机驾驶员在驾驶过程中手臂肌肉的疲劳情况,设计并完成动态旋转方向盘试验,测试并比较3种方向盘倾角(A型为24°、B型为25°、C型为31°)对肌肉疲劳的影响情况。采用现场真机实验的方法,选取左臂中三角肌为测试对象,聘请14名驾驶员作为被试人员,运用表面肌电测量方法并提取操控方向盘时的表面肌电数据,采用单因素方差分析方法分析3种测量结果并对MPF进行两两比较,实验结果为A型和B型之间不存在显著性差异(P>0.05),C型与A型和B型均存在显著性差异(P<0.05);表明不同的方向盘倾角对肌肉疲劳有较大影响。通过研究得出结论,C型方向盘倾角较容易疲劳,A型和B型不容易疲劳,在仅考虑方向盘倾角的前提下,A型和B型的方向盘倾角优于C型。在装载机驾驶室人机设计中,为降低驾驶员肌肉疲劳,建议方向盘盘面应采用较平缓设计方式,该结论可为后续的方向盘倾角设计提供参考。

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。

LW900K装载机动臂结构铰点载荷分析与有限元仿真

为实现LW900K装载机工作装置动臂结构的性能评估,该文从装载机工作装置铰点载荷关系入手进行分析,并基于实测载荷的峰值载荷确定了铲斗收斗完成和卸料瞬间两个时刻的工作装置姿态为典型姿态;接着进行峰值载荷下的有限元仿真分析,即采用实体单元建立动臂结构有限元模型,确定载荷约束和位移约束条件等,最终得到两个典型姿态下实测峰值载荷对应的动臂结构强度安全系数分别为1.55和2.31。该型号装载机动臂结构强度富裕,可以进行一定的优化设计。

利用无级变速器速比调节装载机功率分配的方法

基于装载机行走系统与液压系统功率的互补规律和无级变速系统等功率调节发动机转速的特性,在发动机部分负荷和全负荷两种工况下,分别提出了无级变速装载机行走系统,利用速比实现等功率及降功率调节行走系统与液压系统功率分配比例的控制策略。在相同仿真环境下,搭建液力机械传动装载机、无级变速装载机和在速比调节功率控制下的无级变速装载机等3个仿真平台。结果表明:无级变速装载机的速比可以调节行走系统与液压系统功率分配的比例,使其分配更合理,且有效地减少发动机输出功率的波动。本研究可为需要动力分流的车辆调节行走系统与其他系统功率分配比例提供借鉴和理论支持。

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Jack的挖掘装载机驾驶室人机工程分析与改进设计

为提高挖掘装载机驾驶室的舒适性,采用人体模型建模分析法确定H点位置,并建立挖掘装载机驾驶室人机仿真系统。以人机分析软件Jack为工具,从驾驶员可视性、可达性及舒适性3方面进行挖掘装载机多作业姿势的人机合理性分析,根据仿真结果对中控台界面及控制部件布局进行改进设计,改进方案的分析校核结果表明:驾驶员可视域得到提升,常用控制部件位于驾驶员舒适可达范围内,改进后驾驶员的多个作业姿势舒适性得到提升。通过人机仿真软件对驾驶员多作业姿势进行人机合理性分析,较准确地发现了挖掘装载机驾驶室存在的设计缺陷,为具有复杂人机系统的工程装备驾驶室布局设计研究提供一定参考。

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。

电动装载机电液复合制动协同控制策略研究

针对电动装载机的电液复合制动系统,为满足多工况制动需求以及保障制动安全性,本文提出了一种基于再生制动自由行程液压制动阀的电动装载机液压制动系统。结合电动装载机的理想前后轮制动力分配曲线以及制动意图识别得到的制动强度,制定了制动强度与整车制动力矩需求的分配曲线;为进一步提高再生制动力与液压制动力分配的协调性,同时兼顾制动能量回收效率,提出了一种基于行走再生制动和液压制动的电液复合制动协同控制策略,降低了整车总制动力矩波动,保证了制动模式切换的平顺性。最后,搭建了基于AMESim-Matlab/Simulink联合仿真模型,并搭建试验样机,验证了电动装载机复合制动协同控制策略的可行性,结果表明,该系统能量回收效率可达71.6%,制动回收率可达44.5%,一个工作循环实现节能7.6%,说明本文提出的控制策略具有良好的制动性能和能量回收效率。

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.

装载机铲装运动作业轨迹规划研究

装载机正在往智能化、节能化、低能耗趋势发展,为装载机规划一条低能耗、高效率的铲装轨迹尤为重要。现阶段验证装载机轨迹最佳方法未考虑工作环境带来的测量误差,近而规划铲装轨迹不能适用与真实工况的装载机。本文根据经验公式及插入深度公式混合计算,结合软件算法设计出比较接近真实工况的一次铲装曲线轨迹和混合铲装轨迹曲线轨迹,并将两条轨迹曲线输入到装载机工作装置试验台分进行测试验证。相比较传统的仿真模拟验证方法,本文采用真实工作台收集数据,还原铲装作业真实环境,引入铲斗满斗率和作业阻力双重标准进行评判。实验结果表明,对于相同作业量、相同时间内混合铲装轨迹法所受的力小于一次铲装轨迹法,且满斗率混合铲装法高于一次铲装法。

钠冷快堆新组件装载机控制系统设计

新组件装载机是钠冷快堆新组件工艺运输系统中的关键设备,主要实现组件的抓取、插入及转移工作。为了实现高效、精确地抓取和释放组件,根据设备控制要求设计了一套主要由西门子PLC及数字交流伺服控制器组成的半闭环交流伺服控制系统,其主要功能是对装载机执行机构进行驱动控制、设备内外部联锁保护、各种信息的显示和存储以及报警等,最终实现组件的抓取、转移和释放。

基于某装载机高原环境下NOx排放的模拟研究

为了探讨工程机械在高原环境下的燃烧排放特性,本文以某装载机柴油发动机为原型,建立高原环境下的数值计算模型,研究该柴油机在高原环境下的燃烧排放特性。结果表明:NOx的产生与发动机缸内温度密切相关。且当发动机转速不变时,随着海拔的上升,发动机NOx的排放有着先上升后下降的趋势;当海拔不变时,发动机转速提高,其NOx的排放也逐渐增加。

装载机液压测试系统设计与应用

为了监控装载机液压系统状态,对液压系统进行性能诊断分析和优化设计,搭建了基于MATLAB/Simulink和LabVIEW的多通道数据采集系统对装载机的液压系统进行数据采集测试。系统的数据采集程序在MATLAB/Simulink上进行搭建,搭建完成后导出到PowerECU-57AL控制器中实现多路信号的同步采集,通过CAN分析仪将采集到的数据传入测试系统,使用LabVIEW对测试系统的监控界面进行设计,通过CAN通讯协议接收控制器采集数据并对数据进行分析和处理。实车测试结果表明,该系统可以同步采集多路模拟信号和CAN总线信号,并可以将采集到的数据实时显示在监控界面中,能有效的反映装载机液压系统工作时各个参数的变化特征,能够满足装载机液压系统的数据采集测试要求。

装载机Z型工作机构优化方法研究

对装载机Z型工作机构进行运动几何分析和动力学分析,建立了运动方程与动力学平衡方程。以机构铰接点坐标为设计变量,以降低油缸载荷最大值为目标,以铲斗平移性等性能为约束条件,建立了Z型工作机构的优化模型,研制了装载机工作机构参数优化软件。某装载机优化设计实例表明,该优化方法有效降低了Z型工作机构油缸载荷最大值,提高了装载机的极限负载能力和工作稳定性。

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。

装载机动臂液压缸软管总成失效模式分析

某型号装载机动臂液压缸软管总成外反馈率连续居高不下,软管总成在使用过程中,经常出现软管接头扣压处渗油、爆管、胶管砂眼漏油、外胶龟裂老化等问题。通过对外反馈旧件进行故障分析,查找出造成动臂液压缸软管总成早期失效的根本原因。通过改进设计及措施实施后加以验证,改进后动臂软管外反馈率显著下降。现已推广应用于其他机型中。