154T电动轮自卸车传动系统仿真研究

针对154T电动轮自卸车传动系统研发周期长、成本高、风险大等问题,提出基于Matlab/Simulink软件构建154T电动轮自卸车电传动恒功控制仿真系统,以矿用自卸车的实际运行工况作为仿真参数输入,对电动轮自卸车的柴电系统与电传动系统整机进行联合仿真。仿真结果表明,本研究所构建的系统能够获得整机状态运行数据,为电动轮自卸车电传动系统控制算法改进、电机参数优化提供依据,缩短研发周期,降低研发成本及风险。

矿用电动轮自卸卡车制动器异常检测

针对矿用电动轮自卸卡车制动器异常工况检测需求,设计了制动器状态采集系统,并基于长短时记忆(LSTM)网络实现了监测数据的特征提取及异常检测.制动器状态采集系统主要由车载监控端、云服务端、用户端构成,实现制动器的数据采集、数据传输、异常预警等.基于监测数据,采用长短时记忆网络构建了异常工况检测模型,对矿用自卸卡车实况作业产生的多元时间序列数据进行特征提取.模型将早期输入序列信息传播到较后的记忆单元中,有效解决了时序数据的长期依赖性问题.实验结果表明,所提方法对异常工况的识别准确率高于93%,明显优于基于阈值的检测方法.

220 t级矿用自卸车电驱动系统结构及试验

以一台载重220 t矿用自卸车使用的电驱动系统为对象,介绍了该电驱动系统的主要组成部分,即主发电机,车载变频器和电动轮的主要参数和整体结构。通过试验结果,验证了电驱动系统的可行性,试验结果可为类似电机和系统的设计提供参考。

930E卡车制动锁定电气回路故障分析及处理办法

为了解决930E卡车制动锁定电气回路故障,分析了卡车制动锁定工作原理,结合卡车故障现象,对卡车经常出现制动锁定不投入以及制动锁定不解除的电气控制方面的故障给出处理方法。结果表明:该方法可以迅速排出930E卡车制动锁定电气回路故障,有效减少此类故障的发生频率提高卡车的出动率。

轮边电驱动铰接式矿用汽车差速控制策略研究

针对轮边电驱动铰接式矿用汽车的结构及转向特性,提出一种以滑移率一致为控制目标的差速控制策略。建立轮边电驱动铰接式地下矿用汽车运动学和动力学模型,分析转向时各轮运动关系及受力状况;利用加速度传感器在样车上测试车体实际速度,并采用Kalman滤波方法估算出车体速度真实值,与所搭建的滑移率控制器联合对转向差速工况进行仿真。结果表明:经滤波后的信号延时小,响应速度快,可直接估计车速。轮边电驱动铰接式地下矿用汽车采用以滑移率一致为目标的差速控制策略优于等扭矩控制,在试验转弯工况下内外侧轮滑移率皆可稳定为-0.08,不存在拖滑情况,使地面附着系数得到充分利用,达到功率的合理分配。该控制策略对减小轮边电驱动铰接式车辆轮胎磨损,提高驱动功率利用率具有实际意义。

重型车辆电传动控制系统设计与仿真

设计了由转速、电流双闭环构成的电传动控制系统,使驱动电动机的输出功率与发动机输出功率相匹配,保证发动机能按其经济特性运行。起动时保持恒定最大允许电流,在尽可能短的时间内增加转速,使车辆具有良好的起动性能。在车辆行驶中保持系统的恒定输出,克服行驶阻力突然变化等扰动的影响。运用Matlab进行了仿真,得到了良好的静、动态品质。

电动轮矿用自卸车轮边三级行星减速器设计

行星齿轮传动具有效率高、传动平稳、抗冲击和振动的特点,在车辆轮边减速系统中被广泛应用。现有的轮边减速器多为一级或二级行星减速,在大吨位电动轮矿用自卸车应用中存在着传动比变化范围有限、影响电动机工作性能,传递扭矩小,轴向空间利用率不高的问题。基于行星传动原理、传递效率以及润滑、密封、呼吸、冷却散热等需求设计了一种新型轮边三级行星减速机构,很好地解决了上述问题,具有实际的工程意义。

百吨级电传动矿用自卸车轮边驱动系统的配置优化

针对国际近30款不同品牌百吨级电传动矿用自卸车车型,分析了轮边减速器采用的结构形式、传动比变化的规律。根据国内电传动矿用自卸车技术条件和电动机发展现状,基于电机功率和轮边减速器传动比的计算方法阐述了轮边驱动系统的配置优化方法,为国内同类轮边驱动系统的配置优化提供了依据。

矿用电动轮汽车经济寿命预测

经济寿命的计算通常包括静态和动态2种模式。以某大型露天矿山1999年投入使用的7辆154t630E型矿用电动轮汽车为研究对象,建立电动轮汽车劣化值模型,采用多种经济寿命计算方法,得出电动轮汽车经济寿命为11a,为国内矿用电动轮汽车经济寿命评价提供依据。

基于ADAMS和AMESim机液联合仿真的电动轮矿用车转向机构动力学研究

在220 t电动轮矿用自卸车转向系统机液联合建模的基础上进行动力学仿真。首先建立比"两轮二自由度"更符合实际矿用车情况的四轮二自由度转向系统动力学模型;分析220 t电动轮矿用自卸车稳态转向,在ADAMS中进行稳态转向仿真,并在ADAMS和AMESim机液联合模型的基础上对转向油缸和转向横拉杆进行了多工况受力分析。结果验证了220 t电动轮矿用自卸车全液压转向系统的正确性以及所研发样车具有不足转向特性,操纵稳定性较好。

电动轮自卸车车架静动态特性分析与优化研究

为分析某型电动轮自卸车车架静动态特性,首先建立该型电动轮自卸车的整车刚柔耦合多体动力学模型获得车架关键承载部位的载荷信息,同时构建含焊缝细节结构的车架进行有限元模型。再次,开展满载静止状态下车架静强度分析,利用道路应力试验验证该模型的正确性;继而开展满载水平弯曲工况、极限扭转工况和紧急制动工况下动强度分析、刚度分析及模态分析。结果表明,车架在扭转工况下的刚度具有一定的提升空间,存在车架失效风险。最后,利用拓扑优化技术对车架多工况下刚度进行多目标优化设计。结果表明:优化后的车架静动态性能满足整车使用要求,该方法为电动轮自卸车车架的静动态特性设计提供一定的借鉴经验。

六轮铰接式电动轮卡车行驶状态的判定

为讨论六轮铰接式电动轮卡车的运行情况,进一步分析其控制方法,根据六轮铰接车的结构特点,由四轮Ackermann模型衍生出其参考模型。根据监测到的轮边电机的工作状态参数,判断车辆的行驶状态,分析其转向或打滑时的控制方法。

特大型电动轮矿用自卸车联合制动特性研究

为了研究特大型电动轮矿用自卸车下坡联合制动时的制动特性,分析联合制动时电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器制动功率的分配,以湘电重装满载整车重量达520 t的自卸车为研究对象,建立了自卸车电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器联合制动系统动力学模型,利用Mtlab/simulink对该自卸车在不同下坡坡道上的紧急联合制动进行了数值分析计算,获得制动特性曲线。结果表明:初速度为30 km/h时,在不高于10%的坡度下紧急制动距离不超过21 m;平均比制动力在不同坡道基本保持不变,最高值为0.35左右;后轮比制动力大于前轮比制动力,侧滑、跑偏的可能性大于转向失控的可能性;当满载重心向后轴移动时,平均比制动力保持不变,前后轮比制动力差距减小,可有效利用地面粘着力;电阻栅能耗制动与液压多片湿盘式制动器的平均制动功率之比约为2∶3。研究表明该联合制动系统可有效减轻主制动器负荷,提高制动效能,延长主制动器使用寿命。

基于刚柔耦合模型的电动轮自卸车平顺性分析与优化

为了分析和优化自卸车的平顺性,在国内某矿山上对某国产大型电动轮自卸车进行了平顺性试验,得到了其甲板、座椅等位置的振动加速度并进行了分析,结果表明,其行驶平顺性较差,应当对其进行优化。为了提高平顺性分析动力学模型的精确性,建立了包含柔性化车架的整车刚柔耦合多体动力学模型,并通过试验数据对模型进行了验证,结果表明,所建立的模型精度比纯刚体动力学模型提高了11.5%。针对非线性油气悬架的特点,以油气悬架结构参数为设计变量,以平顺性综合评价值为目标函数,建立了平顺性优化近似模型,采用Pointer算法对其平顺性进行了优化,结果表明,优化后自卸车的平顺性提高了27%。

220t电动轮自卸车举升液压缸的设计及仿真分析

重型矿用电动轮自卸车是大型露天矿山普遍采用的高效运输设备。通过分析220t电动轮自卸车举升系统的工作特点以及整车对举升液压缸的行程、强度等要求,设计三级双作用液压缸。应用SOLIDWORKS软件建立液压缸的三维模型,然后利用SOLIDWORKS与ANSYS之间的接口将三维模型导入ANSYS软件中进行有限元分析。仿真分析结果表明,上耳环与缸盖的接合处以及活塞与活塞杆的联接处是应力比较大的区域,整个举升液压缸的设计能满足220 t电动轮自卸车的静载荷要求。

基于自抗扰控制器的电动轮自卸车的控制与仿真分析

针对矿用电动轮自卸车的变频调速矢量控制系统中感应电机参数时变严重,控制鲁棒性差的难题,提出了一种基于变结构自抗扰控制器的感应电动机变频调速系统控制方案,将转子电阻时变看作磁链子系统的一种内扰,负载干扰对转速子系统的影响作为转速子系统的外扰,通过扩张状态观测器对不确定扰动予以估计和补偿.该方案有效地解决了参数时变对矢量控制系统解耦性能的影响,动态控制性能优于传统PI调节器,仿真结果验证了方案的合理性与有效性.

间接矢量控制中的转子电阻辨识方法研究

针对感应电机的间接磁场定向控制系统中转子电阻在低速时大范围变化造成定子电流和电磁转矩脉动严重的问题,依据模型参考自适应理论和瞬时无功功率理论,提出一种基于无功功率参考模型的转子电阻在线辨识方法。辨识模型不依赖于感应电机的定子电阻,对定转子电感和转速的变化鲁棒性好,准确观测转子磁链角,使得定子电流和电磁转矩的脉动减小。将该辨识算法应用于电动轮自卸车调速系统实验平台的感应电机转子电阻辨识,仿真结果表明,较未辨识转子电阻时系统性能得到了较明显改善,转子电阻辨识能够快速收敛于实际值,响应速度快,且对定转子电感的动态变化不敏感,能有效降低转子磁链观测误差,抑制定子电流和转矩脉动,在低速时控制性能提升显著,验证了辨识算法的正确性及其工程实用价值。

超级电容器应用于矿用电动轮自卸车的计算分析

鉴于石油资源日益紧缺的现状,提出了以超级电容器为动力源的矿用电动轮自卸车设计方案,方案不仅节约了石油能源,降低了排放,而且把电动轮在制动过程中产生的能量进行回收再利用。在分析原有动力系统的基础上给出了具体的设计方案,并对新设计方案的动力系统和超级电容器的参数进行计算分析。

电动轮自卸车电传动系统仿真研究

介绍了谐波励磁的基本原理和方法,论述了谐波励磁同步发电机的设计要点,并介绍了谐波励磁在154 t电传动自卸车上的应用。采用有限元分析软件Maxwell2D、Simulink和Simplorer进行了联合仿真,仿真结果表明,谐波励磁的同步发电机带的直流牵引电动机能满足现场调试的要求,具有较好的可靠性和动态性能。

220t矿用电动轮自卸车燃油消耗规律与应用研究

露天矿矿用自卸车燃油消耗费用占总成本最高可达1/3,因此燃油消耗分析对矿山降低成本、节能减排以及运输系统的智能化极其重要。但是矿用自卸车燃油消耗估算模型及监测手段均存在精度不高、实用性不强的缺点,进而导致自卸车燃油消耗规律不清、考核指标不准等问题。以某露天矿220 t矿用电动轮自卸车为研究对象,对自卸车驱动力与行驶阻力进行平衡分析,轮边驱动力可简化为滚动阻力、坡度阻力、加速阻力之和;对自卸车发动机功率进行平衡分析,发动机的功率主要分配为滚动阻力功率、坡度阻力功率、加速度功率、非行驶功率和传动系统损失功率。其次,应用车轮—牵引系统—动力转换系统的后向建模,提出一种准确的电动轮自卸车燃油消耗率的估算模型,模拟不同工况条件下自卸车发动机的燃油消耗率,并从理论上归纳自卸车发动机燃油消耗率的多维特征参数为载重、速度、滚动阻力系数、坡度阻力系数和加速度。在此基础上,结合驱动/电制动性能曲线,量化载重、速度、滚动阻力系数、坡度阻力系数对矿用自卸车燃油消耗率、单耗的影响规律;最后,以该露天矿为实例,引入高精度、高可靠的容积式油耗传感器,验证该型矿用电动轮自卸车燃油消耗率估算模型的精度。结果表明:3条运输干线的矿用电动轮自卸车单耗预测误差分别为4.18%,0.96%,5.88%,验证不同工况条件下的模型精度,且满足现场单耗估算的精度要求,研究成果可应用于不同运输道路燃油消耗考核指标制定及成本预算方案编制,优化露天矿间断开采工艺或半连续开采工艺的燃油消耗量。