履带式军用工程机械推土作业时悬挂闭锁策略研究

为分析履带式军用工程机械不同悬挂闭锁方案对推土作业性能的影响,文中以某履带式工程车为对象,建立了推土铲刀向下推压和向上提升过程的力学模型,分析了采用不同闭锁方案铲刀推压力和提升力与车体姿态的变化关系,并利用ADAMS/ATV模块建立了虚拟样机模型,对采用不同闭锁方案的切土过程和提铲过程进行了动态仿真,分析结果表明:闭锁该履带式工程车第1、2、6对负重轮的悬挂对提高推土作业性能效果最佳。研究方法和研究结果为履带式军用工程机械悬挂闭锁方案的确定提供了理论参考。

工程车辆ROPS动态仿真与试验研究

提出了基于整车的ROPS动态仿真建模方法和滚翻试验方法;以轮式装载机模型在倾角为30°的硬斜坡滚翻工况为例,进行了ROPS仿真结果和试验结果对比,验证了建模方法的合理性;揭示了碰撞过程中ROPS的冲击力、变形和能量吸收规律。

工程车辆翻车时ROPS刚度、斜坡角度和安全带方式对人体损伤的影响

应用有限元与多刚体方法,针对某ZL50型装载机沿30°和45°斜坡翻车过程中司机动态响应进行仿真分析。以人体损伤为评价指标对比分析了不同的翻车保护结构(ROPS)刚度、斜坡角度以及安全带约束方式对司机损伤的影响。结果表明:在能够提供人体生存空间的前提下,ROPS刚度越小,人体受到的损伤越小;斜坡角度的变化影响人体损伤部位;4点式安全带能够有效降低人体头部损伤的几率;安全带形式对颈部损伤影响很小。

轮式装载机半轴载荷谱编制及疲劳寿命预测

通过实测装载机半轴典型作业工况的载荷信号,编制了半轴的载荷谱,为预测半轴疲劳寿命提供了载荷条件。根据所编制的载荷谱和半轴有限元分析结果,利用Miner准则对半轴进行了疲劳寿命预测。分析了不同工况对疲劳寿命的影响。结果表明:原生土和半湿土工况造成的疲劳损伤比例达到68.6%,而其他工况造成的损伤较小。考虑到不确定因素对疲劳寿命的影响,对半轴的疲劳寿命进行了灵敏度分析。由灵敏度分析结果可知,当半轴表面有100MPa的残余压应力,可提高寿命3.7倍;载荷幅值增加10%,寿命减少80%。该方法可以为准确预测装载机半轴疲劳寿命,改进半轴结构提供参考。

基于RecurDyn的履带车辆启动加速过程滑转率仿真与试验研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(HM),建立某型履带车辆多体动力学模型,并在Matlab/Simulink下建立了整车动态系统仿真模型。对履带车辆在硬、软多种地面的加速过程进行动力学仿真和对比分析,着重讨论在不同滑转率的条件下履带车辆的加速性能以及滑转率对加速性能的影响,并通过实车试验对分析结果进行了验证。仿真和试验的结果为履带车辆加速性能的研究与滑转的控制提供参考。

基于模糊故障树分析法的装载机液压系统故障诊断系统

在故障树分析法的基础上,建立了ZL50G装载机工作液压系统故障树模型,编写了专家系统规则库,确定了优选搜索策略,设计了由知识库和推理机构成的故障诊断模块,并建立起完整的液压故障诊断系统。利用嵌入式技术将该系统在临工ZL50G装载机上进行了实际应用,结果表明:该系统使用简单方便,性能稳定可靠。经过相关改造,该系统也可以在其他相关产品中应用。

湿H_2S环境下16MnR钢氢鼓泡的有限元模拟

针对16MnR钢中MnS夹杂在湿硫化氢环境下引起环境开裂事故的无法预测性问题,采用有限元软件ABAQUS对氢向MnS夹杂扩散聚集引起氢鼓泡的行为进行有限元模拟,得到了氢质量摩尔浓度随时间的分布以及氢鼓泡形貌。预测了产生鼓泡的临界质量摩尔浓度、压力以及产生断裂失效的时间。结果表面,在湿硫化氢环境中,氢向MnS/基体界面处扩散聚集,产生巨大氢压,使材料发生塑性变形,产生氢鼓泡。带状MnS夹杂物的数量越多、夹杂物越长、氢质量摩尔浓度越高,材料产生氢鼓泡的敏感性就越大。研究结果可为服役在氢环境中的装置预测性维修提供参考。

ZL80G装载机倾翻保护结构侧向加载塑性极限特性

研制了ZL80G装载机的安全驾驶室式倾翻保护结构,给出了整车级别的倾翻保护结构侧向加载塑性极限特性的数值模拟方法和试验方法,并进行了计算机仿真与样机试验,进一步研究了侧向变形机理、承载规律和能量吸收规律。结果表明:仿真结果与试验结果一致,塑性铰先后出现在下、上横梁两端的设计位置,侧向塑性极限承载能力是标准值的1.27倍,倾翻保护结构屈服后吸收了72.1%的翻车冲击能量,侧向承载与能量吸收匹配得较好;ZL80G的倾翻保护结构满足ISO3471侧向加载要求。

装载机线控转向系统模糊控制算法

针对装载机转向系统转向阻力及输入流量变化范围大、非线性严重的特点,应用模糊控制理论,对系统所处的不同状态实现PID参数的在线整定。详细介绍了线控转向系统的组成,控制系统的数学模型,模糊控制器的设计过程及控制规则,并对其进行了仿真与实验。结果表明:采用模糊自整定PID控制器后,系统的响应时间变快,频带变宽,抗干扰能力增强,可以满足实际转向系统的需要。

基于接触边界条件的球磨机应力分析及试验

以某大型球磨机为例,建立了包含轴承和回转体等主要部件的球磨机结构整体应力分析有限元模型;将鞍形座与轴承衬体、轴瓦与中空轴之间建立接触单元作为数值模拟的边界条件;以满载静止、满载启动和正常运行为分析工况,得到了鞍形座、轴承衬体、轴瓦、中空轴、左右端盖和筒体的应力幅值和变化规律。计算结果表明:左端盖与中空轴的过渡处应力最大,筒体中部应力最小。对该球磨机回转体的应力进行了测试,采集了典型截面在满载静止工况下转动一周过程中的周向应力和轴向应力,将应力测试值和计算值的动态分量进行了对比,二者吻合较好,从而验证了数值模拟结果的正确。

沥青混凝土搅拌站模糊预测控制

为克服沥青混凝土搅拌站的长延迟特性造成的控制误差,采用数字信号处理技术对长延迟特性信号进行预测的方法,设计了所需的预测滤波器,完成了沥青混凝土搅拌站工作过程中温度变化趋势的预测,并将模糊控制与预测控制有机地结合起来,实现沥青混凝土搅拌站工作过程的集中、智能控制。试验结果表明,模糊预测控制有效地提高了系统控制精度及设备的可靠性和稳定性。

搅拌摩擦焊机器人典型工况下的受载分析

以最新研制的搅拌摩擦焊机器人为例,建立了一套针对于大型重载高精度设备的结构设计分析流程。为了提高机器人的焊接精度和评估重要零部件的力学性能,建立了搅拌头的力学模型,并进行了焊接过程的数值仿真,精确地模拟了机器人在5种典型工况下的受载状态,获得了整机刚度和强度的结果数据,最终有效地指导了整个机器人的结构设计。结论表明:搅拌摩擦焊机器人在最恶劣构型瓜瓣焊工况下刚度性能良好,各主要功能元器件安全可靠,整机的刚度性能能够满足给定的焊接指标,为整机的轻量化设计和力学性能优化创造了条件。

钻杆自动传送系统结构设计及运动学分析

结合大陆科学钻探钻机的施工要求,设计了钻杆自动传送系统,介绍了结构组成及工作原理;通过对系统模型进行运动学理论分析,得到了系统的雅克比矩阵,为系统的速度分析、运动控制等进一步研究提供了基础。利用ADAMS仿真软件对系统建立仿真模型,得到了末端机械手运动学仿真曲线,验证了设计方案的可行性。台架试验表明,该系统能够准确完成设定的动作要求,实现钻杆传送功能。

35mm高炮弹药发展设想与分析

高炮武器系统的发展不仅要重视自动炮技术的改进和发展,同时还要重视弹药系统的技术发展。35mm弹药的今后发展方向主要是发展智能化和可控化的高新技术弹药。为对付不同类型的空中目标,主要发展的新弹种有改进型AHEAD弹、35mm集束穿甲弹和35mm弹道修正弹。AHEAD弹的优点是:与直接命中的炮弹相比具有更高的命中概率,可拦截特别小的目标。AHEAD弹比一般近炸引信炮弹的抗干扰能力强,效费比好。AHEAD弹的电子时间引信不受敌方电磁干扰。对几种弹药的毁歼概率进行了分析计算。

DQX路面除雪车浮雪铲除雪作业模型

在分析计算单向犁板式浮雪铲的除雪阻力、切线牵引力及功率消耗的基础上,建立了牵引力、侧向稳定性、功率特性分析的数学模型。结合该模型,利用作者编译的计算机分析软件对除雪车浮雪铲作业特性进行了仿真分析。仿真结果表明:浮雪铲结构设计满足项目合同规定要求,除雪作业的牵引力、侧向稳定性以及功率特性与选用底盘类型匹配;除雪试验测定结果与仿真结论吻合。

静止条件下轨道炮电流分布特征仿真

目前电磁轨道炮研究的主要问题之一是发生在轨道和电枢之间的放电烧蚀。造成烧蚀的主要原因是轨道和电枢中电流分布的不均匀性。针对静止条件下5种典型的轨道-电枢结构,采用Ansoft12有限元分析软件,对比仿真分析了电流密度分布,结果表明:跑道截面轨道-马鞍体结构电枢的轨道炮具有最均匀的电流密度分布现像;矩形截面轨道-长方体结构电枢的轨道炮具有最大的不均匀电流分布特征。上述结论对抑制放电烧蚀、改善刨削和延长轨道使用寿命等方面有重要参考意义。

大口径轻型牵引火炮关键技术

大口径轻型牵引火炮关键技术包括火炮总体技术、火炮射击稳定性控制技术、降低火炮后坐力技术、轻质材料应用技术等。轻型牵引火炮存在的主要问题是随着全炮质量的减小而直接影响到火炮的射击稳定性和安全性。155mm口径作为大口径轻型牵引火炮发展的主要方向,其减重目标和面临的问题尤为突出。因此,在满足全炮质量指标的前提下,通过合理的总体方案设计和对诸多关键技术的有机结合,不仅可以大幅度减小火炮质量,而且可有效解决火炮射击稳定性和安全性之间的矛盾,为大口径轻型牵引火炮提供设计依据。

提钻工况下旋挖钻机的受力分析

在详细分析提钻工况下旋挖钻机的受力情况的基础上,建立了其数学模型,并对影响动臂变幅油缸和钻桅变幅油缸载荷的因素进行了理论分析。在Simulink仿真平台上构建了基于MATLAB函数的仿真模型并进行了仿真分析。结果表明:提钻工况下,动臂变幅油缸的载荷和除连杆重力以及动臂重力以外的外力的作用线无关;动臂转角的不同对动臂变幅油缸的载荷以及动臂与回转平台之间的铰链处的约束反力的影响最大。对应工况下的试验数据与仿真数据具有相同的变化趋势,说明该力学模型能够较真实地反映旋挖钻机的力学特性。