矿用液压臂架式起吊装置在煤矿综采工作面设备安撤中的应用研究

该文旨在深入研究矿用液压臂架式起吊装置在煤矿工作面的应用,并重点关注其在安撤工作中的优化和改进方案,以提高工作效率、降低风险,以及探讨其未来的应用前景。详细介绍矿用液压臂架式起吊装置的结构、工作原理、特点和现状,以及煤矿工作面的安撤现状。随后,探讨矿用液压臂架式起吊装置在煤矿工作面安撤中的应用方案,并提供具体的案例和实施步骤。最后,分析矿用液压臂架式起吊装置在工作面安撤中的优势,包括其稳定性、承重能力、多功能性和适应恶劣环境的特点,以及其未来的应用前景。

凿岩台车臂定位系统与液压臂结构不匹配问题研究

为解决凿岩台车臂定位系统与液压臂结构不匹配而出现液压臂下降时抖动、平动速度慢、泵压过高等问题,系统分析液压臂下降时抖动的原因,指出液压臂下降时抖动是由于液压臂下部液压缸平衡阀的先导油源压力不稳引起的,并通过试验证实,如果下降过程中下部液压缸平衡阀的先导油源压力一直大于其开启压力,液压臂能够平缓下降。可以通过提高液压臂油源压力和增大下部液压缸回油背压来解决液压臂下降抖动问题。

装载机液压臂活塞杆运动仿真分析

通过对我军某型装载机铲斗系统进行SolidWorks建模,并通过实验对液压臂活塞杆运行情况进行离散检测,然后将这些检测数据作为位移插值参数对装载机液压臂活塞杆进行运动仿真,得出了装载机液压臂活塞杆的位移、速度以及加速度仿真曲线,最后通过分析其仿真结果,掌握了装载机液压臂活塞杆的一般运动规律。

多关节液压臂架实时控制软件的设计与实现

针对工程机械产品中大型多关节液压机械臂对运动控制智能化的需求,设计并实现了基于RT-Linux的大型多关节液压机械臂实时控制系统软件.该软件基于先进的伪逆运动控制算法和轨迹优化算法,能够实现多关节臂架末端精确和平滑的运动控制、臂架一键展开收缩和运动轨迹记忆等功能,以及三维模型人机交互和参数的实时显示.测试结果表明,该软件具有较好的可靠性和实时性,易于操作,能够满足对大型多关节液压机械臂实时运动控制的需要.

液压机械臂驱动关节的非线性摩擦力自适应补偿控制

液压机械臂在重载任务中至关重要,但在精细化作业中却普遍存在“力量够大、精细不足”的问题。无论采用全自主还是半自主的作业方式,精密运动控制都是实现精细作业的首要基础。液压机械臂多采用液压缸直动推动关节转动的非线性驱动关节构型,摩擦分别来自液压缸和转动轴,但现研究大多忽略直动摩擦而仅考虑转动摩擦,因而运动控制中的摩擦补偿不到位。建立了面向模型补偿控制的液压机械臂非线性驱动关节动力学模型,全面考虑液压缸和转动轴的摩擦特性,进而提出摩擦补偿控制方法。结合基于最小二乘的在线参数自适应律,设计了直接/间接自适应鲁棒控制器。最后开展多组仿真对比,验证所提控制方法对液压机械臂驱动关节控制精度的提升效果。

考虑重力的液压重载机械臂模型修正应用研究

液压重载机械臂工作时由重力引起的预应力刚化对于整体结构的仿真分析具有显著的影响,针对此问题,提出了一种考虑预应力刚化的计算模态分析方法和基于径向基函数代理模型的有限元模型修正方法。以某型液压重载机械臂为研究对象,建立整体复杂结构的有限元模型及其预应力刚化模态频率的代理模型,以多个工况试验模态分析结果为目标,基于全局优化算法实现了整体结构的模型修正。对试验修正后的模型开展了应变响应预测,验证了模型的预测能力。研究结果表明,所提方法不仅提高了模型复现修正响应的能力,而且能够准确预测未修正的响应,从而验证了方法的可行性,为重载机械臂的自动控制和优化设计提供了精确动力学模型。

基于自适应阻抗控制的大负载液压机械臂柔顺控制

针对大负载液压机械臂的柔顺作业问题,提出了一种自适应阻抗控制算法进行机械臂柔顺控制。算法根据六维力传感器测量的接触力信息和机械臂末端位置信息,对环境刚度和环境位置实时估计。根据环境刚度和环境位置的估计值,对机械臂的参考轨迹进行修正,实现自适应阻抗控制,以达到更佳的力控效果。开展了液压机械臂管道搬运实验,进行自适应控制算法性能验证。结果表明,相较于传统的阻抗控制算法,机械臂采用自适应阻抗控制算法能够获得更好的力控性和柔顺性。

考虑动态倾覆稳定性的液压重载机械臂路径规划方法

针对液压重载机械臂的动态倾覆稳定性问题,提出了一种基于改进快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法的路径规划方法。与只对危险工况的静态稳定性校核不同,该算法以机械臂运动过程中的动态倾覆稳定性最优为目标,在机械臂的关节空间内进行路径规划。以7个关节变量组成的七维数组作为采样点,结合正运动学与力矩法建立机械臂的动态倾覆稳定性计算模型,利用双采样点择优原则,选择其在对应位姿下抗倾覆稳定力矩最优的随机点作为采样点,以增强算法的启发性。在Matlab平台进行的仿真实验表明,改进RRT算法规划路径的倾覆裕度在3种典型工况下分别提升了37%、28%和38%,有效地改善了液压重载机械臂作业平台的抗倾覆稳定性。

重型液压机械臂的模型前馈补偿自抗扰控制

液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液压机械臂驱动液压缸的位置跟踪控制问题,提出了一种模型前馈补偿自抗扰控制器。为解决重载下变负荷、死区、参数不确定以及摩擦等非线性因素带来的控制难题,采取模型前馈与自抗扰反馈相结合的控制方法,将重型液压机械臂的机构动力学模型和比例阀控液压缸模型相结合,建立了系统的机理模型,然后基于系统的机理模型,构建了控制器的前馈补偿部分;设计了扩张状态观测器对系统的未建模因素进行实时观测,再加上基于状态误差的反馈调整构成了自抗扰控制器。最后在实际的重型液压机械臂上进行了实验研究,结果表明:基于模型前馈补偿的自抗扰控制器相比于PID控制器,具有更小的滞后和跟踪误差,整体跟踪精度比PID控制器提升了63.5%,说明所设计的控制器可以很好地克服液压系统的非线性因素的不利影响,比PID控制器具有更高的鲁棒性,因此所设计的控制方法更适用于此类重型液压机械臂的位置跟踪控制。

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。

基于ADAMS的喷浆液压机械臂动力学仿真分析

为解决煤矿巷道喷浆支护作业机械智能化程度低、喷浆均匀性差、工作效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣等难题,分析现有某新型六自由度喷浆液压机械臂方案,并进行机械臂运动学方程推导及动力学仿真。首先采用标准D-H法建立其连杆坐标系,研究机械臂的坐标系及其变换,通过齐次变换矩阵计算,借助Matlab软件求解并化简,得到机械臂正运动学方程。采用Solidworks软件对机械臂的大臂、中臂、小臂、混凝土喷嘴及各回转关节进行机械结构三维建模,导入ADAMS软件中对喷浆液压机械臂进行动力学仿真研究,分析其在最大载荷工况下的运动轨迹及第一、第二两个典型受力关节所受到的作用力及力矩曲线图、角速度变化曲线。仿真结果可为后续的机械臂第一、第二关节结构优化、液压系统选取及控制研究提供参考。

基于前馈补偿的重载液压机械臂运动高精度控制研究

常规的重载液压机械臂运动高精度控制方法主要使用CANopen分布式通信架构生成控制指令,易受可变工况失稳影响,导致控制轨迹坐标与规划轨迹坐标不拟合,因此,研究一种基于前馈补偿的重载液压机械臂运动高精度控制方法。辨识重载液压机械臂运动控制参数,利用前馈补偿生成了液压机械臂运动高精度控制方程,从而完成了重载液压机械臂运动高精度控制。实例分析结果表明,设计的重载液压机械臂运动前馈补偿高精度控制方法应用下控制轨迹坐标与规划轨迹坐标较拟合,证明设计方法的控制效果较好,具有可靠性,能够为提高重载液压机械臂运动效率,降低作业难度作出重要贡献。

基于ADAMS的重载液压机械臂动力学建模与仿真

针对七自由度重载液压机械臂,建立精确、高效的重载液压机械臂系统逆动力学模型。利用牛顿-欧拉递推法、Spong柔性关节模型和Stribeck摩擦模型建立机械臂动力学模型;利用Creo完成机械臂三维模型搭建并导入ADAMS分析计算。与试验结果对比,确定系数均大于0.6,与无摩擦纯刚体模型计算结果相比有明显提升,验证了建模方法的准确性。

液压重载机械臂设计与仿真

针对复杂工况下的重载搬运和装配,设计一款六自由度液压重载机械臂。利用SolidWorks建立其三维模型,简要阐述了夹持手的设计方案。基于D-H法建立了运动学模型,并验证方程的正确性。设置机械臂各关节和夹持物的质量属性,通过五次多项式规划末端轨迹。利用ADAMS进行动力学仿真,得到了各关节在工作状态下所需的驱动力矩,并分析了所选液压元件的可行性和有效性。通过上述仿真确定了机械臂的动力学性能指标,并为后续控制系统设计提供了理论依据。

基于PLC技术的重载混联式液压机械臂运动优化控制方法研究

重载混联式液压机械臂运行在复杂多变的工作环境下,高负荷运行需要稳定的运动控制。针对重载混联式液压机械臂可变工况下运动控制失稳现象,在液压机械臂系统结构和动力学分析的基础上,对液压机械臂的模块间通讯进行优化,构建了基于CANopen的分布式通讯结构;利用PLC作为运动优化控制技术,设计了双闭环的运动控制策略;在真实模拟的重载混联式液压机械臂运动控制试验环境中验证控制方法的可靠性。实验结果分析可以看出,该控制方法能够快速的提升重载混联式液压机械臂运动稳定性和动态响应能力。

复杂多向耦合液压机械臂电气化优化设计

液压机械臂是一种高精度化控制的综合机械设备,在越来越复杂的工业化作业工况下,需要液压机械臂具备完善的多样化自动化功能,针对液压机械臂控制系统的电气化缺陷,在液压机械臂运动学基础上,进一步构建其控制系统的电气化拓扑结构,对电液耦合协调驱动、电气系统故障诊断以及运动控制进行优化设计,最后利用DOE实验设计方法进行验证,通过实验结果可以说明采用的电气化优化设计方法能够满足液压机械臂的电气化目标。

液压机械臂复合连杆机构优化设计

为实现移动作业液压机械臂的可折叠存放和较大工作空间的作业需求,针对液压机械臂俯仰关节设计了由直线油缸驱动的复合连杆机构,并通过多目标优化设计减小了直线油缸的最大驱动力,同时保证了机构的紧凑性;基于螺旋理论构建了六自由度液压机械臂的正向运动学模型,并推导出解析形式的运动学逆解;在ADAMS软件中建立液压机械臂的虚拟样机模型,并在MATLAB软件中规划了液压机械臂末端的运动轨迹,通过运动学逆解得到关节空间中的轨迹曲线,导入ADAMS软件中作为机械臂各关节的运动驱动,进行机械臂的动力学仿真,得到了关节驱动油缸的输出力曲线,证明了优化后的复合连杆机构可以满足机械臂驱动需求。

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。

面向混联液压机械臂的高精度运动控制方法

针对串并混联液压臂中因结构耦合和系统非线性导致其末端位置控制精度差的问题,基于虚拟分解建模方法和液压系统控制理论,提出了一种混联液压臂的高精度运动控制方法。该方法通过对系统进行精确建模,消除了传统液压臂控制方法由于忽略结构耦合和系统非线性而引入的误差,从而提高了运动控制精度。首先,将混联液压臂复杂的串并联驱动结构分为摆动缸驱动的开链结构、活塞缸驱动的闭链结构和活塞缸驱动的并联结构3类,并根据3类结构的特征将机械臂进一步虚拟分割成简单的子系统;然后,根据刚体动力学方程和流量连续方程分别建立了各子系统的动力学模型和液压执行器驱动模型,通过引入基于模型的前馈控制量和实时位置误差的反馈控制量设计了面向混联液压机械臂的高精度运动控制器。在七自由度混联液压机械臂试验平台上对该方法的有效性进行验证,结果表明:与传统PID控制器相比,采用该方法后液压臂末端在x和z方向的误差分别从59.63mm和19.6mm降低至11.17mm和6.48mm,仅为PID控制器的18.73%和33.06%,有效提高了混联液压机械臂的运动控制精度。

基于非接触自适应阻抗控制的液压机械臂 主/被动联合柔顺控制

本文引入非接触阻抗控制理论对间接自适应阻抗控制进行改进从而获得非接触自适应阻抗控制。借助MATLAB/simulink仿真平台,将非接触自适应阻抗控制作为液压机械臂的主动柔顺控制并与关节的被动柔顺控制相结合,从而实现对关节的主、被动联合柔顺控制。仿真结果表明,主、被动联合柔顺控制效果较理想,可使机械臂在与环境接触时兼具较好的运动性能与较高的安全性能。