正流量液压挖掘机回转系统节能控制

针对徐工某中型正流量挖掘机回转系统存在的较大溢流损失,设计了一种减小能量损失的节能控制方法。首先建立挖掘机回转系统关键部件模型;其次基于趋近律设计滑模控制器,根据模糊规则确定趋近律参数;最后根据马达溢流阀压力改变泵排量,以实现泵输出流量对压力的快速响应,从而实现节能降耗的目的。经仿真分析,较挖掘机传统的开环控制与PID控制,采用模糊滑模控制下的泵输出流量明显减少,且马达转速较前两种算法变化不大,不会降低回转作业效率,可知设计的算法有效。

挖掘机回转特性分析与优化

针对某型挖掘机市场作业出现回转启动抖动、制动锁不住现象,进行厂内回转试验研究。考虑液压因素所致,故搭建试验平台,采集回转马达压力,陀螺仪采集回转运动过程中的角速度、角加速度以及制动时间、制动角度,振动传感器采集驾驶室悬置主被动侧加速度信号,评估回转支承抖动对驾驶室悬置隔振性能的影响,进而研究驾驶室噪声。结果表明,试验样机振动噪声性能较好,工作装置单动作、回转性能与高端机型差距不大,铲斗内收单动作时间增加16.0%,斗杆内收时间增加13.3%,动臂提升加回转时间增加14.6%,液压缸行程减小9.6%,铲斗提升高度下降7.9%,装车高度稍低。提出的试验方法可以建立切向力与回转角度关系,解决试验之前拉力计需与铲斗回转方向共线的问题。采用PID控制方法,优化压力波动范围,使得回转过程中稳定性好,抖动现象有所改善。

电控正流量挖掘机泵控特性分析

基于电控正流量系统控制原理,建立控制方程,分析其泵控特性。为对比其与负流量、液控正流量系统挖掘机整机性能差异,进行相关试验研究。试验结果表明:电控正流量系统性能最优越,其动臂提升加回转时间为4.07 s,较液控正流量系统缩短5.79%;液压缸行程百分比为73.52%,较液控正流量增大5.04%;铲斗离地高度为2988 mm,较液控正流量增大9.89%;而负流量系统各工作装置速度均小于液控正流量、电控正流量系统。负流量、液控正流量与电控正流量系统行驶、回转速度与设计值基本一致,控制方式对其影响较小,但电控正流量跑偏量较小并且各模式一致性好,制动时间、制动角度最小,回转制动性能优越。此外,电控正流量系统挖掘效率为302.4 m^(3)/h,较液控正流量系统提高6.33%,较负流量系统提高14.03%;挖掘油耗为27.8 L/h,较液控正流量降低13.66%,较负流量降低20.80%。结合经济性、可靠性,电控正流量为最优的泵控系统。

挖掘机回油单向阀性能分析

基于旁路回油散热原理对回油单向阀进行选型,并试验验证其液压性能参数。试验结果表明:回油单向阀进口压力为0.28 MPa,小于限值(0.30 MPa);进口流量为120 L/min,小于限值(200 L/min),压力流量满足设计要求。采用该回油单向阀进行热平衡试验,水温、液压油温度、机油温度均小于限值,热风回流虽存在,但对热平衡影响较小。试验采集水温与车载终端显示温度差异为0,试验采集液压油温度与车载终端显示温度差异在3%左右,可验证试验数据有效性。

正流量液压挖掘机平整微操作抖动问题分析

针对某型正流量液压挖掘机平整微操作抖动问题进行控制原理分析,建立动臂提升和斗杆内收两复合微操作性能数学模型。搭建试验平台,从液压、振动和噪声角度评估动臂提升和斗杆内收两复合冲击抖动性能。当出现压力抖动时,动臂提升先导压力稳定在1.721~1.751 MPa之间,斗杆内收先导压力变化范围较大,在1.423~1.675 MPa之间,故动臂提升与斗杆内收微操作出现压力抖动与斗杆内收先导压力变化密切相关。但司机位置处未表现出较强的冲击抖动性,各悬置Z向隔振率在21~25 dB之间,隔振性能较好;驾驶室声压级在74~78 dB之间,隔噪性能良好。此外,试验样机P7档位动臂提升时间为4.5 s,斗杆内收时间为2.5 s,动臂提升和斗杆内收两复合时间为3.2 s。当转速1650 r/min、扭矩负荷率72%时,平整效率试验值为520次/h,平整油耗试验值为28.30 L/h,平整经济性较优。

挖掘机铲斗土方动力学参数辨识方法研究

为实现挖掘机的节能降耗,进行负载识别并据此进行发动机-泵-负载匹配控制是一条重要的技术途径。为此研究了一种可以对挖掘机铲斗及其土方所构成复合体的质量、质心位置和转动惯量进行辨识的方法。首先基于挖掘机工作装置构型及各执行机构液压缸压力,通过拉格朗日法构建了工作装置的动力学方程;采集挖掘机工作装置动态运行过程中的相关数据构建大的系统方程;运用牛顿迭代法求解非线性方程组,实现对参数的辨识。通过仿真生成的数据对辨识方法进行了检验,并研究了数据量及信号噪音对辨识结果的影响。

电动轮式挖掘机下车驱动方式研究

轮式挖掘机的下车驱动技术是轮挖的关键技术之一。电动轮式挖掘机取消了传统的内燃机,以电池作为动力源、电机作为动力输出机构驱动车辆工作。电机的应用也为下车驱动方式带来了多种更好的方案选择。本文主要针对电动轮式挖掘机的下车驱动方式展开研究,并介绍了每种驱动方式的优缺点,为行业内电动轮挖下车驱动方案的选择提供参考。

挖掘机液压独立散热系统的负载特性研究

大型挖掘机的散热系统通常采用独立散热的方式,独立散热方式可根据散热需求动态调整功率消耗,能明显降低给整车带来的负载。掌握液压独立散热系统稳态负载特性,能为整机功率匹配、节能控制提供基本依据。通过理论建模、实车理论数据代入计算、实验测试,对比了理论计算和实测结果,验证了液压独立散热系统稳态模型的有效性、准确性。

基于深度学习的挖掘机工作阶段的分类与识别

为实现对挖掘机作业循环各工作阶段的自动识别,采用以执行机构先导压力、主泵压力和功率为识别对象的智能识别方法.根据执行机构先导压力的变化划分工作阶段,并用主泵压力和功率验证.以各工作阶段起始特征波形作为其起始标志,以时间窗滑移方式提取起始特征并确定最佳时间窗宽度,采用深度学习的方法识别各标志.对比了深度学习中分类识别领域应用广泛的ResNet和LSTM的识别效果,发现LSTM的识别效果更好,对测试集的识别准确率最高可达到99.75%.采用LSTM对测试数据进行识别,识别正确率仅有82.54%,说明存在误识别.提出以挖掘机工作阶段的逻辑顺序和设定主泵功率阈值作为校正依据对误识别进行校正,识别正确率可提升至99.72%.结果表明,该方法识别准确率高,可有效识别作业循环各工作阶段.

基于复合信号的挖掘机工作状态智能识别方法

针对液压挖掘机作业循环状态直接识别准确率较低的问题,提出了一种基于复合信号、支持向量机(SVM)的挖掘机工作状态智能识别方法。首先,对液压挖掘机循环作业各个工作阶段进行了划分,以各个工作阶段开始或结束波形作为分段标志,对循环作业数据进行了分段标志提取;然后,对各个提取的分段标志进行了数据预处理,采用支持向量机库(LIBSVM)多分类方法,基于主泵压力与先导压力复合信号,建立了液压挖掘机工作状态识别模型,设定了分类可信度阈值;最后,引入了智能校验系统,对工作状态直接识别结果进行了矫正,完成了挖掘机运行工作状态识别的目标。研究结果表明:相较于主泵压力识别方法,采用复合信号识别方法,挖掘机工作状态的直接识别准确率由54%提升至了78%,最终识别准确率在95%以上;复合信号识别方法能够用于有效识别液压挖掘机各工作阶段,对解决液压挖掘机作业循环状态直接识别准确率低的问题有明显效果。

基于Fuzzy-PID的负载敏感挖掘机位姿控制策略

挖掘机执行机构轨迹的精确控制是实现其智能化、无人化发展的基础。针对泵控/阀控相耦合的负载敏感(Load Sensitive,LS)系统挖掘机,提出了一种自适应的模糊PID控制方法(Fuzzy-PID)以实现LS挖掘机执行机构位姿的精确控制。该方法不依赖离线计算,可实现作业过程中PID参数的整定。建立LS挖掘机联合仿真模型对Fuzzy-PID的控制性能进行验证,结果表明,Fuzzy-PID控制精度更高,与PID相比,其均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)减少了23.85%。进一步,通过发动机转速及斗杆运行速度验证了Fuzzy-PID稳定性和响应性。研究结果可为负载敏感系统液压挖掘机智能化升级提供理论指导及工程应用价值。

基于超声相控阵的挖掘机动臂焊缝内部检测关键技术探究

挖掘机复杂恶劣的工况对动臂可靠性要求极高,动臂所有关键焊缝均要求内部100%超声波探伤检查,目前在工程机械行业必须由具备相应资质的专业人员手工完成。动臂斗杆待检测焊缝累计长度达30多米,空间分布较为复杂,传统的人工检验方法存在效率低、测量系统因人员经验影响误差大、用工成本高等诸多问题。因此,提高动臂焊接质量检测效率及检测精确性,节省用工成本已经成为制造行业急需解决的问题。本文从研发基于视觉传感和超声相控阵探伤技术的智能化检测技术实现焊缝内部质量自动检测和焊接缺陷的智能评判展开综合概述。

挖掘机动臂焊缝表面质量检测方法研究

针对挖掘机动臂焊缝表面质量检测的需求,设计了一种基于结构光视觉的焊缝表面质量检测系统。通过图像预处理技术,可以有效地去除动臂焊缝结构光条纹中的干扰信息,并利用灰度重心法提取单像素中心线。此外,根据单像素的结构光条纹中心线可以表征动臂焊缝几何轮廓的特征特点,建立一种基于斜率分析法和区域极值法来获取条纹特征点的焊缝尺寸测量模型。经过实际测试,结果表明该焊缝表面质量检测方法能够满足动臂焊缝的检测需求。

基于电喷发动机的液压挖掘机节能控制策略研究

为降低液压挖掘机的能耗损失,对所研究机型挖掘机的被控对象电喷发动机、液压泵进行建模,同时,对基于功率匹配的节能控制策略进行优化设计,运用PID算法和模糊控制算法建立控制过程模型,在确定能耗评价指标后进行仿真。仿真结果表明:新型控制策略在稳定工作点环节响应速度和鲁棒性更好,整体油耗降低2.1%,节能效果明显。

液压挖掘机挖掘力试验研究

以某型挖掘机为研究对象,搭建铲斗挖掘力、斗杆挖掘力以及倾翻力矩试验平台,通过试验研究挖掘机挖掘力,并结合整机稳定性进行分析.试验结果表明:最高转速时铲斗挖掘力试验值为160.1 kN,设计值为165.2 kN,相对误差为3.09%;斗杆挖掘力试验值为218.5 kN,设计值为226.7 kN,相对误差为3.62%,均在误差允许的范围内.纵向挖掘倾翻力矩为397.7 kN·m,安全系数为3.46;横向挖掘倾翻力矩为575.3 kN·m,安全系数为2.34,均存在较大安全裕度.基于理论研究挖掘力影响因素,并进行试验对比,验证了试验方法的有效性.

液压挖掘机实际挖掘有限元动态仿真

利用ANSYS软件中提供的APDL语言建立了90t某型号液压挖掘机整机的参数化有限元模型.基于达朗贝尔原理,将由理论力学计算得到的各构件的角速度、角加速度和瞬心加速度等惯性力参数加载到静态力学分析模型,实现对挖掘机实际挖掘过程的动力学模拟.运用D-H矩阵法和虚功原理,建立了挖掘机阻力计算模型,将计算结果加载于铲斗切削刃来模拟实际挖掘过程中的载荷条件.与选取结构件的典型位置进行应力测试结果相比,有限元仿真结果显示很高的预测精度.

高原隧道专用型电动挖掘机研发及应用

挖掘机作为隧道及地下空间施工的挖装运重要施工设备,可用于隧道断面开挖及洞内废渣清理。在面临高原隧道缺氧、低压、高温、潮湿、岩爆等恶劣工况,重点推进攻克电池动力匹配控制技术、远程遥控技术、热管理技术等多项技术,研发高原隧道专用型电动挖掘机,对高原隧道施工安全、环保和高效具有重要的意义。

挖掘机发动机悬置系统分析与优化改进

针对挖掘机发动机悬置系统减振问题,以某款新一代挖掘机为例,进行了挖掘机发动机悬置系统的优化改进,对悬置进行了解耦分析与优化改进和对悬置支架的刚度和模态进行了优化与改进。通过相关改进大幅提升了悬置系统的隔振性能。相关研究成果可为挖掘机的悬置系统优化改进提供理论支撑和参考。

一种挖掘机用细水雾除尘系统

将空气压缩机搭载发动机上,利用通过压缩空气压力分别对水路和气路供能,组合成一套雾化除尘系统。根据施工现场需要,雾化装置和喷嘴根据需要布置在挖掘机工作装置或者配重上,通过调整供气压力实现对水和气流的压力和流量控制,达到节能、便捷、高效的雾化除尘效果。通过控制气路和水路的压力和流量参数,满足对雾化颗粒大小、雾化颗粒密度和喷射距离的需要。

挖掘机托链轮安装螺栓有限元分析

在挖掘机的设计开发中,有大量的零部件需要装配连接,螺栓连接的可靠性分析具有重要的意义。托链轮作为挖掘机支承履带的重要部件,采用10.9级高强度螺栓连接,工作中承受较大的冲击载荷。以某型号挖掘机托链轮为例,建立托链轮、安装座和连接螺栓的有限元模型,使用Simulation作为有限元分析软件,考虑预紧力,分别对M16和M18两种连接螺栓进行强度分析。分析与试验结果表明,M18螺栓可以满足该型号挖掘机托链轮连接可靠性的需要。