挖掘装载机挖掘动臂开裂分析及措施

挖掘动臂是挖掘装载机里挖掘工作装置的主要构件,其结构独特,受力机制复杂,在实际使用过程中,由于其自身因素及工况条件的限制,常会发生开裂失效的故障。本文通过对挖掘动臂的结构及其受力的分析,有针对性地对挖掘动臂的结构形式进行优化,以弥补强度的薄弱区域,提升挖掘动臂的整体强度及稳定性。

基于实测载荷的挖掘机动臂精细化焊缝疲劳寿命分析

针对挖掘机动臂疲劳失效多发于焊缝连接处的问题,建立精细化的焊缝疲劳寿命预测模型,基于实测载荷对挖掘机动臂疲劳寿命进行分析。以某特定型号的液压挖掘机动臂为分析对象,基于载荷反演技术获得挖掘机动臂在石方和土方环境作业下的铰点载荷,对动臂焊缝部位进行精细化有限元建模,结合焊缝材料的S-N曲线以及线性MineR损伤理论,分别预测动臂焊缝部位在石方和土方环境下的疲劳寿命。分析表明,焊缝部位在石方和土方环境下最低疲劳寿命分别为5.815×10^(5)和1.160×10^(6)次,此分析方法可为同类型机械焊缝结构疲劳寿命分析提供参考。

液压挖掘机动臂势能回收与控制技术研究

为缓解日益严峻的环境问题,提出了一种新型液压挖掘机动臂势能回收系统,提高了液压挖掘机的能量利用率。为降低势能回收系统对操控性的影响,提高系统的操控性能,分析了新型势能回收系统的特点;提出了针对该系统的控制策略和系统控制方法;建立了该控制系统的数学模型。通过仿真验证了该方法的可行性,在实现势能回收的基础上提高了系统的操控性能。

基于ADAMS的液压挖掘机动臂机构仿真分析与计算

以某型挖掘机为研究对象,利用Solidworks建立三维模型并完成装配,导入ADAMS中,通过添加约束条件建立虚拟样机系统。基于ADAMS进行仿真分析,获得动臂主要铰接点处的载荷受力曲线,提出将三维模型简化为二维,再通过平面坐标系受力分析的方法得出动臂铰链处的受力理论值,并与仿真计算得到的数据进行对比,验证仿真结果的准确性,为液压挖掘机进行有限元分析提供可靠的载荷谱,从而可以更加准确地对挖掘机进行结构设计和优化。

基于Bayes方法的挖掘机动臂疲劳寿命可靠性评估

针对某型号中型挖掘机动臂在极小样本下的可靠性试验评估问题,基于挖掘机工作装置的疲劳寿命服从对数正态分布,结合单子样挖掘机动臂的疲劳试验数据,利用贝叶斯(Bayes)方法对其寿命可靠性进行了评估,给出了可靠度函数、失效分布函数、失效率函数等可靠性指标,获得了动臂结构在75%置信度、95%可靠度下的疲劳寿命为4071.6小时。为验证评估方法的准确性和有效性,采用了国际焊接协会(IIw)标准对动臂疲劳试验发生裂纹的结构细节进行了疲劳寿命评估,得到相同条件下动臂疲劳寿命为4378.1h。对比结果表明,两种评估结果相对误差仅为7.5%。该挖掘机在90%置信度下平均寿命为7673.2h,与验前信息8000h也比较吻合。

挖掘机动臂的LPV变增益H_∞控制器设计

以挖掘机动臂系统为研究对象,提出一种基于线性变参数(LPV)的H∞变增益控制算法。首先,通过脉冲响应技术得到各工作点的简化数学模型,建立了基于神经网络辨识模型变参数的全域LPV模型,然后利用凸分解技术得到模型的顶点表示,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,对各个顶点分别设计满足H∞性能和动态特性的状态反馈控制器,综合顶点控制器得到全局的变增益控制器。仿真结果表明,与PID控制器相比,该控制器在挖掘机全域工作范围内具有很好的控制性能。

液压挖掘机动臂势能复合式再生系统的研究

为提高液压挖掘机的能量利用率,提出了一种新型复合式动臂势能回收方法。把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到1个蓄能器上,动臂下落时的势能一部分转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能;一部分通过发电机转化为电能,储存在超级电容中。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用2个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有节流和溢流损失,回收效率高。通过仿真验证了方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。

挖掘机动臂焊接残余变形的热弹塑性有限元分析

采用建立的以温度为控制参数的分段移动温控型热源模型作为焊接热源,利用一系列加速收敛、减少增量步数等技术,在保证高精度的前提下,高效的完成了挖掘机动臂热弹塑性有限元分析,预测了挖掘机动臂残余变形量,并与实际测量值进行比较分析。结果表明,残余变形在垂直方向呈收缩,水平方向前侧拉伸、后侧压缩,整体存在翘曲现象,与测量结果十分吻合。模拟结果准确预测了残余变形演变规律。分段移动温控型热源模型具有操作简便、计算效率高、模拟精度高的特点。

液压挖掘机动臂势能再生系统的研究

为提高液压挖掘机的能量利用率,本文提出了一种新的动臂势能回收方法,把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到一个蓄能器,动臂下落时的势能转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用两个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有其他元件的能量转换回收效率高。通过仿真验证了这种方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。

液压挖掘机动臂势能回收技术现状及展望

动臂势能回收是研究的热点问题之一,为提高液压挖掘机的能量利用率、减轻日益严重的环境问题,总结了近年来国内外动臂势能回收技术的发展现状,分析了各种不同回收方法的特点和工作原理,并进行了分类综述,最后展望了动臂势能回收技术的发展趋势,为该技术的研究和实际应用提供了更加系统的参考。

基于Pro/Mechanica环境挖掘机动臂的有限元模态分析

有限元分析是机械设计工程师不可缺少的主要工具,文中着重介绍Pro/Mechanica模块下的有限元分析,并以挖掘机动臂为典型进行了有限元分析的具体实践,实现了几何模型和有限元分析的无缝集成,分析结果为产品优化提供了依据。

基于Pro/Mechanica挖掘机动臂的有限元分析

本文运用Pro/Engi neer对挖掘机动臂三维实体参数化建模,并利用Pro/Mechani ca模块进行有限元分析,通过仿真分析结果为产品优化提供了依据.

进出口独立复合控制挖掘机的动臂速度位置特性

为适应工程机械智能化作业和高质量作业的发展要求,在泵阀复合控制和进出口独立控制原理的基础上,提出一种基于模式切换的动臂升降速度和位置复合控制策略.根据设定的目标位置和运行速度,设计期望的运行轨迹.采用提出的控制策略,使动臂作业过程按预期轨迹运行,并使动臂在接近目标位置时精确定位.在充分利用进出口独立控制系统节能特性的基础上,实现速度位置的复合控制.建立机电液联合仿真模型,分析控制策略的可行性并预测参数,进一步构建试验测试系统并进行试验研究.结果表明,动臂可以按照设定的轨迹平稳运行并实现高精度定位.本研究可为工程机械的自动化作业和高质量作业提供参考.

基于BP神经网络的挖掘机动臂应力预测

针对挖掘机动臂结构优化过程中需要反复调用ANSYS有限元软件,导致应力强度控制难度大、优化过程繁琐且效率低下的问题,提出一种基于BP神经网络预测动臂应力的方法。通过在挖掘机动臂结构优化设计软件中设定截面选取规则,选取应力普查的截面导出截面应力样本,并在MATLAB中运用BP神经网络建立挖掘机动臂应力预测模型。以中小型挖掘机动臂为例,建立基于动臂应力普查的约束,获取应力预测样本,运用建立的神经网络预测模型对动臂应力进行预测。结果表明,网络预测应力值与实验数据吻合且误差小于6.80%,建立的预测模型能提高动臂结构的优化效率。

挖掘机动臂应力测试及优化

动臂是挖掘机的主要承力部件,在施工时会承受较大的交变复合应力和复杂的瞬态冲击载荷.基于CATIA软件建立挖掘机动臂的实体三维模型,并根据有限元分析结果制定动臂瞬时应力的检测方案.通过实测数据与有限元计算数据的对比,在验证有限元分析可靠性的基础上,优化动臂模型,指导实际生产.

基于AMESim的挖掘机动臂液压系统的仿真与分析

对某小型挖掘机液压系统进行改造后,应用AMESim软件,建立挖掘机动臂液压系统的仿真模型,分析了PID控制器参数对系统动态特性的影响。同时,对其动态性能进行了仿真分析。结果表明,PID参数的全局最优解改善了挖掘机动臂液压系统的性能,取得了良好的效果,为系统的频率响应速度和稳定性提供了依据。

地铁挖掘机动臂势能回收PSO-PID控制策略设计及分析

响应地铁施工设备节能减排的要求,设计了一种复合结构势能的挖掘机动臂势能回收系统,该系统可以达到更高能量利用率和更优节能减排状态。在原有比例-积分-微分(Proportional Integral-Differential,PID)控制的基础上,引入粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对控制进行优化,给出了基于PSO-PID控制的流量调节方式。采用液压与电气控制方式进行势能回收,利用调节液压马达排量来控制动臂运动速度,大幅降低程序设计难度。在建立系统数学模型的基础上,依托AMESim软件开展了势能回收系统分析。研究结果表明:一个循环过程可以实现回收11.1 kJ能量,达到了非常高效的能量回收性能。动臂速度表现为先增大再降低,可以获得更优的动臂控制性能。

挖掘装载机动臂开裂影响因素及改进措施

挖掘装载机在实际作业中,因为挖掘动臂自身条件和工作范围的限制,经常会产生开裂等问题。通过分析挖掘动臂的结构和它的受力程度,优化挖掘动臂的结构形式,从而增强挖掘动臂的稳定性和整体强度。

基于nCode的挖掘机动臂疲劳寿命分析

疲劳失效是挖掘机工作装置的主要失效形式,现基于某种特定型号的挖掘机为基础,针对挖掘机动臂的疲劳寿命,本文运用有限元分析和疲劳软件n Code Design_Life相结合的分析方法得出挖掘机动臂的疲劳寿命分析结果。在分析过程中,首先通过ANSYS的APDL语言建立挖掘机动臂的参数化三维模型并得出有限元静态分析结果,然后确定载荷谱和动臂的材料参数,最后基于S-N疲劳分析方法,在疲劳分析软件n Code Design_Life中得出动臂的疲劳损伤云图和寿命云图,确定挖掘机动臂容易疲劳失效的部位,为挖掘机工作装置的设计提供依据。

挖掘机动臂定位控制特性（英文）

为适应移动机械的智能化作业和高质量作业的发展要求,提出了一种新型的挖掘机臂架位置控制策略。根据目标位置和操作速度,设计了预期的工作轨迹。利用所提出的策略,使动臂可以沿设计轨迹移动到目标位置,并保证定位精度。建立了控制策略的试验样机,并进行了相应的试验。实验结果表明:本研究工作对提高挖掘机臂架自动化作业效率和精度具有普遍意义。