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。

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。

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。

基于天牛须搜索的装载机铲掘轨迹规划

装载机常用于建筑、采矿等恶劣工作环境,实现其自主作业可以有效保障从业人员安全,已成为工程机械领域的发展趋势。铲掘轨迹是影响装载机自主作业能耗的关键因素,目前已有学者提出了一些以能耗最优为目标的轨迹规划方法,但这些方法大多仅以铲斗斗尖位置为规划目标,忽略了铲装过程中铲斗转角对自主作业能耗的影响,导致装载机自主作业能耗仅能达到局部最优。针对上述问题,提出一种基于天牛须搜索的装载机铲掘轨迹规划方法,首先建立作业机构运动数学模型,得到铲斗斗尖位置、铲斗转角与车体位移、动臂油缸和转斗油缸位移的关系,进而基于斗尖位置模型和铲斗转角模型确定以铲掘深度和转角系数表征铲掘轨迹的规划方案,形成一系列备选铲掘轨迹,最后以此为搜索空间采用新兴的启发式搜索方法——天牛须搜索方法,搜索以单位铲掘重量油耗最低为目标的近似最优的装载机铲掘轨迹。为验证该铲掘轨迹规划方法的节能降耗效果,搭建了5吨级装载机测试试验平台,并进行了人工铲掘作业和自主铲掘作业对比实验。实验结果表明,采用基于天牛须搜索的装载机铲掘轨迹规划方法进行自主铲掘作业时,单位铲掘重量油耗的平均值仅为14.13 ml·t^(-1),与人工铲掘作业相比降低达20.35%。

MYNE LOADER多功能胶轮车的快换机构及铲斗形式

阐述了MYNE LOADER多功能车快换机构及铲斗形式,并对其功能及特点进行了评价。

装载机自动铲装作业轨迹与能耗研究

针对装载机自动铲装作业能耗高、有效功低的问题展开讨论。首先,根据配合铲装法规划平行铲装轨迹,并根据油缸长度和整车位移的变化,分析装载机装物料的3个阶段;然后,得到各阶段的铲斗受力公式,以及在整个铲装过程中油缸和整车能耗的计算公式;最后,在满足满斗率的基础上,找到能耗低、有效功占比高的最优轨迹,并将其与人工控制铲装作业对比。结果表明:平行铲装深度为400 mm的轨迹为最优轨迹;与人工控制铲装作业相比,装载机按照最优轨迹铲装时,燃油能耗降低3.6%,有效功占比提高4.3%,装载机按该轨迹铲装有利于节能减排。

多线程技术在测控系统中的实现

随着测控系统中待测参量和控制单元数量的不断扩大,以往在Windows环境下依托单个线程执行多路测试和控制任务的机制已经远远不能达到系统要求。而多线程技术能够较好地执行并行性任务和提高控制系统性能,在软件中方便、快捷、可靠的解决多线程数据采集显得尤为重要。结合装载机性能检测系统软件,着重介绍了在专用测控软件开发平台LabWindows/CVI下通过多线程技术实现多路数据采集的方法。结果表明利用多线程技术开发的系统中对串口进行通讯所产生的阻塞状况有显著的改善。

装载机铲斗粘附积土清除的仿生研究

本文采用仿生方法提出铲斗积土清除装置,并对装置的运动与受力进行了分析。给出了机构优化设计方法。经模型与实型试验证明此装置清土效果好,可提高作业生产率20％。

装载机铲装过程电子控制模型研究

就装载机铲装过程的电子控制进行了深入研究 ,建立了动臂及铲斗的控制模型 ,给出了动臂与铲斗定位及铲装净载荷测量的具体实施方案 ,依据此控制模型所研制的系统已成功地应用于大型装载机上 ,达到了预期的效果。

装载机智能铲装与人工铲装的减阻效果对比分析

本文通过对装载机工作机构的力学数学建模 ,借助现场采集的传感器数据 ,用MATLAB进行数值模拟 ,将智能铲装与人工铲装条件下的减阻效果进行比较分析 ,并得出结论。

全工况模块化巷道修复机的设计研究

针对深部矿井巷道变形严重的现状,设计了WPZ-75/350L型多功能巷道修复机,该机集成了360°回转工作臂,双星轮铲板运输系统,臂载式破碎锤及临时支护系统。主要包含了工作臂、临时支护、电控系统和液压系统等8个组成部分,能够实现失修巷道的破碎、卧底、挖装、刷帮、支护等作业功能,同时也可用于巷道快速掘进施工,具有广泛的适应性。

自行设计的装载机性能计算软件及其应用

目前,装载机广泛采用液力机械式传动,柴油机与液力变矩器的组合可看作一种新的动力源,具有与柴油机不同的性能特性。通过图形用户界面(GUI),自行开发一款专门用于装载机性能仿真的软件,该软件弥补了国内同类型软件无法进行工作循环计算的不足,并以ZL50型装载机的一个工作循环为例进行了动力性和经济性的仿真分析。仿真结果表明,此软件能够方便地进行装载机动力性及经济性能的仿真分析。

平面机构运动分析的有限元件法

要使用一种特殊有限元的方法进行平面机构的运动分析，需首先对组成平面机构的常用单元进行分析，并给出描述单元的变形模态参数与单元节点坐标之间的函数关系，进而用传递函数的概念对机构的位置、速度和加速度进行分析。在此基础上，编制了计算机程序，对ＺＬ５０装载机的工作装置的运动进行了计算分析，给出了数值模拟结果。

履带轮式装载机转向性能仿真与实验研究

介绍了履带轮结构的基本组成以及其转向、行驶原理;建立了履带轮式装载机的虚拟样机模型,对履带轮式装载机的转向性能进行了仿真研究,证明了装载机更换履带轮后基本不影响原车的转向性能;最后进行了实验,验证了仿真结果以及虚拟样机模型的正确性。履带轮转换技术的应用既能较好的保持原车的机动性,又能提高车辆在一些特殊环境下的通过性能,具有较大的推广应用价值。

装载机铲装过程仿真的物料堆建模方法研究

对装载机铲装过程仿真的物料堆建模方法进行了研究。使用ATOS Compact Scan 2M三维光学扫描系统扫描典型物料,并通过数据处理,获取了物料外表面轮廓。提出了一种多精度建模方法,在EDEM离散元软件中建立了不同精度的物料堆模型,通过和实验的对比,验证了模型的正确性。进行了水平插入阶段仿真,拟合出了不同建模精度情况下的铲装阻力曲线;以铲装阻力为参考,对不同精度物料堆情况的仿真误差进行了研究,并推测出真实情况下的结果,形成了一整套物料堆建模方法和仿真误差评价方法,为铲装过程仿真和后期优化提供了基础。

装载机液力变矩器的动态特性分析

为了分析液力变矩器在装载机作业过程中的动态特性,首先进行了液力变矩器台架试验,得到其静态原始特性;然后对某ZL50装载机的V型铲装作业和运输作业进行了测试.在对试验数据处理的基础上,分析了两种工况下发动机转矩的分配情况.根据牛顿定律,建立了液力变矩器的数学模型,并以此研究了液力变矩器在两种工况下的动态特性.通过对比液力变矩器变矩比的动态试验值与静态值,发现:装载机运输工况下液力变矩器可以按静态原始特性进行匹配等计算,但铲装作业工况下变矩器角加速度波动范围过大,必须考虑动态特性的影响.

矿用装载机铲斗有限元强度分析

建立了矿用装载机三维模型,并分析铲斗的受力情况,针对铲斗插入、铲取和提升3个不同阶段,在ABAQUS有限元分析软件中完成了不同边界条件和载荷的施加,得到装载机铲斗的受力分布规律,输出了铲斗不同工作状态下的等效应力云图和等效位移云图。结果表明,铲斗的最大等效应力和最大等效位移均在铲取阶段,插入阶段的应力和位移最小,提升阶段的应力和位移介于两者之间。

装载机铲装轨迹及作业阻力实时测试方法研究

对装载机铲装作业过程进行分析,通过开发装载机整机位移实时检测装置并基于销轴传感器和位移传感器构建了装载机铲装轨迹及作业阻力测试装置,研究了基于测试数据的装载机铲装轨迹及作业阻力计算方法。测试试验结果表明,通过该方法能准确获得装载机的铲装轨迹、作业过程中的铲斗转角、装载机水平和竖直方向的作业阻力等实时测试数据。

迈入21世纪的露天矿大型装载设备

论述了露天矿大型装载设备电铲、液压挖掘机和轮式装载机的发展概况、结构性能及新技术的应用。

铲斗铲装过程中满斗率的数学模型研究

装载机铲斗的装载性能没有明确的评价标准。通过建立铲斗装载物料过程的数学模型,用数学语言对工程实际问题进行描述分析,再利用具体的铲斗数据代入数学模型中,求解出在铲斗铲入深度与铲斗空斗体积之间的数学关系。通过主动落入的物料体积函数与铲斗空斗体积函数的图形,得出结论:不同型号的铲斗都可以找到一个合适铲斗铲入深度达到最优满斗率。铲斗铲装过程的数学模型有很强的适用性,还可用于智能装载机器人装载作业的轨迹优化的参考计算,求解最优装载满斗率。