基于离散载荷的液压挖掘机工作装置有限元分析

以某挖掘机的主体工作装置为研究对象,利用SolidWorks建立了三维的工作装置模型,以液压挖掘机工作装置实际作业过程为基础,利用EDEM对铲斗挖掘过程进行离散元分析,分析出铲斗运动受力过程,选取工作装置在铲斗受力最大值状态下的姿态,利用abaqus对动臂和斗杆进行强度分析,并结合实际产品强度测试进行对比分析。分析结果表明,基于离散载荷的工作装置有限元分析方法极大地提高了设计效率,其因构件简化等原因造成的计算误差是合理的,对工程机械产品的改进升级有指导作用。

徐工集团挖掘机械事业部精益财务管控模式探讨

随着我国经济的飞速发展,企业规模不断扩大,企业在规模扩张的过程中,如何根据自身特点,摸索找到适合自身发展的财务管控模式,显得尤为迫切。本文结合徐工挖掘机械事业部的财务现状和存在的问题,"推陈出新",与时俱进的提出"大财务"的管控思想,通过构建适合自身发展的精益财务管控模式——"四面金字塔"式财务管控,在推进过程中深度融合各价值链,增强企业价值创造能力,达到精益化财务管控。

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。

挖掘机冷却系统热风回流分析与优化

针对某型挖掘机市场作业出现高温限扭问题,进行厂内热平衡试验研究。试验油耗百分比、扭矩百分比与市场高度相同,具备一致性、再现性。考虑隔热封板开裂引发热风回流所致,故试验方案设计为拆卸隔热封板、安装隔热封板和加装隔热棉。方案一水散、油散进气与环境的温差分别为8.8℃、9.7℃,大于限值5℃,吻合市场测试结果,经TRNSYS模拟验证,市场高温限扭问题定性为热风回流引起热平衡超标。而方案二、方案三虽有所改进,但热平衡仍未达标。采用更换7叶风扇以及增大机舱散热面积为0.32m^(2)进行热风回流优化,超标温度降至0.4℃、0.5℃,热平衡达标,风速、噪声也得到相应改善,从根本解决高温限扭问题。

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。

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。

浅析挖掘机结构件机械加工工艺

挖掘机的工作装置包括动臂、斗杆和铲斗三个部件.这三个不同的部件通过销轴联接,再配上油缸的支撑,可以完成提升、下降、内收、外翻等挖掘动作.工作装置具有轮廓尺寸大、结构复杂的特点,因此,在加工制造过程中,要严格按照相关工艺顺序进行,并保证制作的精度和可靠性,延长挖掘机构件的寿命,充分发挥挖掘机结构的性能.为此,文章将对挖掘机构件机械加工工艺进行分析,并论述其中具体的操作,希望为相关人员提供参考.

融合流量再生的飞轮储能挖掘机能量回收系统

针对挖掘机动臂下放过程中的势能浪费问题,提出了一种基于飞轮储能的机械式动臂势能回收系统;为了尽量减小液压泵马达的型号,该系统融合了流量再生原理;结合某4 t试验用挖掘机,对系统的关键元件进行了计算和选型;使用AMESim软件进行了仿真分析,研究了液压泵马达排量对系统能量回收和再利用的影响。结果表明,该系统在实现了流量再生功能的同时,最高可实现约61%的动臂势能的回收与再利用,显著提高了液压系统的能量利用效率。

基于飞轮储能原理的挖掘机动臂势能回收系统设计

针对挖掘机工作装置在下放时势能转化为热能造成的能量浪费问题,提出一种以液压泵/马达作为能量转化元件、飞轮为储能元件的动臂势能回收与再利用系统,阐明系统工作原理。以某4 t液压挖掘机为研究对象,对系统的关键参数进行匹配,建立系统模型;对典型工作循环中,对液压泵/马达排量、飞轮转动惯量等关键参数对动臂运动和能量回收和再利用的影响进行仿真分析,得出能量回收和再利用的具体数值,最高可达约65%。结果表明,该系统可以显著提升挖掘机液压系统的能量利用效率。

四节臂轮式挖掘机工作装置运动学分析与优化设计

应用D-H法对针对市场上四节臂轮式挖掘机工作装置进行运动学分析,包括连杆坐标系的建立、位姿变换矩阵的计算和运动学方程的建立;以对比现有设计数据的挖掘角度和力臂增量之和为优化目标,结合市场某型号挖掘机工作装置的基本参数,在不改变主要构件长度的前提下针对液压缸铰点位置进行优化设计;在MATLAB平台下通过输入优化变量实现挖掘包络图的自动绘制,并对比优化前后包络图。在不影响挖掘力的前提下,优化后的挖掘范围增加率相对于力臂减小率提高了约3倍,且铲斗挖掘力也有部分提升,优化效果较为显著。

混合动力挖掘机动臂势能回收系统比较研究

针对挖掘机动臂势能损失,提出了一种辅助动力式油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统,通过仿真的方法与直接动力式油液混合动力动臂势能回收系统进行了比较研究。仿真结果表明:直接动力式能量回收系统,需要对挖掘机原液压系统做较大的改动,实际应用价值和效果不大;辅助动力式系统,释放过程平稳、独立,因而实用性更好。

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。

油液混合动力挖掘机多控制策略参数匹配仿真

为提高油液混合动力系统挖掘机的节能效果,研究了辅助动力系统多控制策略的参数匹配问题。根据动力源驱动结构、工作原理及负载特性,提出稳定发动机工作点+恒排量释放、稳定发动机工作点+恒扭矩释放、稳定主泵工作点+恒排量释放及稳定主泵工作点+恒扭矩释放四种控制策略,并建立了系统主要元件数学模型,仿真对比分析四种控制策略的节能效果,得出稳定发动机工作点+恒排量释放节能效果最优的结论,并依此确定辅助马达参数。仿真结果表明:较原系统,参数匹配后的混合动力系统节油率提高了9.8%,工作效率提升了9.72%。