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非对称泵直驱液压挖掘机斗杆特性研究 被引量:26
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作者 景健 权龙 +1 位作者 黄家海 赵斌 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期188-196,共9页
与阀控系统相比,泵控闭式系统具有无节流损失、驱动与动势能回收一体化的优点,是电液控制技术的发展方向,但对于目前广泛应用的单出杆液压缸,采用传统的进出口流量对称型液压泵,需要附加复杂的流量补偿回路平衡液压缸的面积差,在负载方... 与阀控系统相比,泵控闭式系统具有无节流损失、驱动与动势能回收一体化的优点,是电液控制技术的发展方向,但对于目前广泛应用的单出杆液压缸,采用传统的进出口流量对称型液压泵,需要附加复杂的流量补偿回路平衡液压缸的面积差,在负载方向改变时会产生压力和速度突变,影响系统运行品质。为解决这些问题,提出一种能够匹配单出杆液压缸面积差的非对称泵闭式系统方案,在对称型轴向柱塞泵的基础上,将原配流窗口由2个修改为3个,其中与原泵出油口连通的窗口不变,连通单出杆液压缸的无杆腔。将原吸油窗口修改为2个,其中1个窗口与单出杆液压缸的有杆腔连通;第3个配流窗口为补偿窗口,与蓄能器或液压油箱连通。建立系统试验台,测试验证该新型系统方案的有效性,进一步将新回路原理用于控制液压挖掘机的斗杆,并对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行联合研究。研究表明,与传统对称泵控系统相比较,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,同时也显著降低了系统能耗。 展开更多
关键词 泵控缸 单出杆液压缸 非对称泵 挖掘机斗杆
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基于Pro/E和ANSYS的挖掘机动臂有限元分析 被引量:22
2
作者 朱春华 郭秀云 王少雷 《煤矿机械》 北大核心 2009年第4期73-75,共3页
以挖掘机工作装置的大臂为研究对象,在对挖掘机的几种典型工况进行分析的基础上,利用Pro/E和ANSYS两种CAE工具软件,建立了工作装置大臂的三维模型,进行了强度、变形分析,给工作装置的设计提供了依据。
关键词 挖掘机 工作装置 大臂 有限元分析
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液压挖掘机动臂有限元分析方法研究 被引量:13
3
作者 汪建华 胡晓莉 +1 位作者 张华 向琴 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第12期170-173,共4页
以某型液压挖掘机(20t级)为研究对象,基于SolidWorks、Hypermesh、Ansys三种软件无缝连接,利用各自软件功能特点对挖掘机反铲工作装置一动臂进行建模和分析,提出了一种快速、方便、高效的有限元分析方法,该分析方法能够快速建立三维实... 以某型液压挖掘机(20t级)为研究对象,基于SolidWorks、Hypermesh、Ansys三种软件无缝连接,利用各自软件功能特点对挖掘机反铲工作装置一动臂进行建模和分析,提出了一种快速、方便、高效的有限元分析方法,该分析方法能够快速建立三维实体和有限元分析模型并能保证网格质量和计算效率,同时也解决了不同工况共享有限元模型和销轴连接模拟的问题;分析结果表明该分析方法是切实可行的,对其他工程机械有限元分析的研究也具有一定参考意义。 展开更多
关键词 液压挖掘机 动臂 有限元分析Hypermesh
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液压挖掘机动臂自重液-气储能平衡方法研究 被引量:11
4
作者 夏连鹏 权龙 +1 位作者 杨敬 赵斌 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期197-205,共9页
液压挖掘机在作业中,动臂将高频次大范围举升和下降,现有挖掘机无能量回收装置,大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量,对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究,在此基础上,提出采用三腔液压... 液压挖掘机在作业中,动臂将高频次大范围举升和下降,现有挖掘机无能量回收装置,大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量,对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究,在此基础上,提出采用三腔液压缸直接转换利用挖掘机重力势能的系统原理。三腔液压缸是在原两腔液压缸基础上,将双腔液压缸无杆腔分为两个容腔而构成,其中一个容腔与蓄能器连接,称为配重腔,设置蓄能器压力与动臂自重基本平衡。研究中,首先建立动臂驱动系统的能耗数学模型,分析系统的能量特性;然后以20 t挖掘机为例,建立整机的机电液联合仿真模型,分析对比分别采用双腔液压缸系统和三腔液压缸系统,动臂的运行特性和能耗特性;进一步构建试验测试平台,验证所提系统的可行性和节能效果。结果表明,新系统较双腔液压缸驱动系统,重力势能回收利用率达68%,节能效果显著,该方法也完全适用于各种类型的液压举升机构。 展开更多
关键词 液压挖掘机 液气储能平衡 三腔液压缸 势能回收 节能 机械臂
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挖掘机式冲击器斗杆有限元模态分析 被引量:10
5
作者 谭明敏 杨务滋 +2 位作者 周立强 胡江平 刘明涛 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期187-191,共5页
斗杆是挖掘机式冲击器的主要承载部件之一,工作中斗杆结构处于较高频率振动状态,并承受较大振幅的动载荷,很容易出现疲劳破损的现象。为了分析斗杆结构在冲击工作时的振动特性,利用ANSYS软件对其在自由振动下的模态进行仿真分析,提取前... 斗杆是挖掘机式冲击器的主要承载部件之一,工作中斗杆结构处于较高频率振动状态,并承受较大振幅的动载荷,很容易出现疲劳破损的现象。为了分析斗杆结构在冲击工作时的振动特性,利用ANSYS软件对其在自由振动下的模态进行仿真分析,提取前8阶固有频率和对应的振型,对结果进行分析,并通过实验验证仿真结果的正确性,为其后进行动应力、频率匹配、疲劳寿命等研究提供一定的依据。 展开更多
关键词 挖掘机式冲击器 斗杆 有限元 模态分析
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挖掘机斗杆有限元分析及灵敏度研究 被引量:10
6
作者 龚进 左杰 朱俊霖 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第2期278-283,共6页
为解决目前对挖掘机斗杆进行结构优化时效率低下的问题,本文对其进行了基于静强度分析的灵敏度研究。首先以某型号中型挖掘机斗杆为研究对象,对其进行了模态和强度分析,提取前6阶模态,考察其固有频率和振型,评估其动态特性,然后运用理... 为解决目前对挖掘机斗杆进行结构优化时效率低下的问题,本文对其进行了基于静强度分析的灵敏度研究。首先以某型号中型挖掘机斗杆为研究对象,对其进行了模态和强度分析,提取前6阶模态,考察其固有频率和振型,评估其动态特性,然后运用理论和实验研究相结合的方法对斗杆的力学性能进行分析,理论计算结果和实测点的最大误差为14.0%,说明有限元法能很好地为新产品开发提供指导。在静强度分析的基础上,对斗杆关键部位板材进行了基于静强度的灵敏度分析,得到斗杆上弯板对整体应力的影响最大,前侧板对整体重量的影响最大而对整体应力影响很小,可以通过增加以上弯板、后弯板、后侧板厚度办法降低整体应力。研究结果能定量分析各设计变量对整体结构和力学性能的影响,充分挖掘设计改进的潜力,指导斗杆的结构优化设计。 展开更多
关键词 挖掘机 斗杆 模态 强度 灵敏度
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挖掘臂的液压缸摩擦模型辨识与分析 被引量:7
7
作者 黎波 严骏 +2 位作者 郭刚 唐建 张梅军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第6期814-818,共5页
挖掘臂的液压缸摩擦力使系统动态特性恶化,对其进行有效的摩擦补偿是提高控制性能的关键。为获得液压缸的精确摩擦模型,建立了铲斗关节动力学方程,方程中分别采用了库仑摩擦、库仑+黏性摩擦及Stribeck摩擦模型。针对系统中存在的有色噪... 挖掘臂的液压缸摩擦力使系统动态特性恶化,对其进行有效的摩擦补偿是提高控制性能的关键。为获得液压缸的精确摩擦模型,建立了铲斗关节动力学方程,方程中分别采用了库仑摩擦、库仑+黏性摩擦及Stribeck摩擦模型。针对系统中存在的有色噪声,采用了改进的递推最小二乘法辨识未知参数。将辨识的三种摩擦模型进行对比分析表明,Stribeck摩擦模型精度最高,能很好地预测液压缸驱动力。其中,Stribeck摩擦模型的辨识误差比库仑+黏性摩擦及库仑摩擦分别减少约8%与18%。 展开更多
关键词 挖掘臂 液压缸 摩擦 辨识 递推最小二乘法
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飞轮储能蓄能器挖掘机动臂设计及负载特性分析
8
作者 李竞克 王强 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第3期337-340,357,共5页
对飞轮储能蓄能器进行分析,在动臂驱动系统中加入了蓄能器以及轴向柱塞马达,以实现储存更多挖掘机动臂能量和节能控制的效果。研究利用速度传感器把测试得到的负载速度信号传输到比较器中,根据检测数据完成柱塞马达排量的实施调节功能,... 对飞轮储能蓄能器进行分析,在动臂驱动系统中加入了蓄能器以及轴向柱塞马达,以实现储存更多挖掘机动臂能量和节能控制的效果。研究利用速度传感器把测试得到的负载速度信号传输到比较器中,根据检测数据完成柱塞马达排量的实施调节功能,最终达到稳定的运行速度。研究结果表明:挖掘机阀控系统中选择一个循环下的液压执行元件进行能量利用率分析,执行元件的能量利用率达到了主泵输出的近81%,动臂能量回收占比为17.5%,回转机构的能量回收比例达到主泵输出能量8.9%。负载从位移为0的初始状态发生线性增大,表现出了稳定的运动性能,最终达到2.8 m的位移。环形活塞的压力与位移之间呈现线性变化的特征。位移由0提高到172 mm,压力则由2.1 MPa提高到3.2 MPa,实现了稳定的控制性能。 展开更多
关键词 液压挖掘机 飞轮储能蓄能器 AMESIM仿真 动臂 负载特性
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基于拓扑优化技术的掘锚一体机截割臂结构改进研究
9
作者 高阳 《自动化应用》 2024年第11期182-184,共3页
利用拓扑优化技术对EBZ220M-2型掘锚一体机的截割臂进行了结构改进。首先,利用Creo和Hyperworks软件建立截割臂的拓扑优化模型,通过分析发现,截割臂不同位置的单元密度差异性很大。然后,根据拓扑优化结果,从4个层面优化改进截割臂的结... 利用拓扑优化技术对EBZ220M-2型掘锚一体机的截割臂进行了结构改进。首先,利用Creo和Hyperworks软件建立截割臂的拓扑优化模型,通过分析发现,截割臂不同位置的单元密度差异性很大。然后,根据拓扑优化结果,从4个层面优化改进截割臂的结构。改进后的截割臂应力虽然有所增加,但仍满足使用要求,同时质量减轻了11.3%,可实现成本降低和后期运行能耗降低的效果。将新的截割臂应用到工程实践中,经验证,达到了预期效果,经济效益显著。 展开更多
关键词 拓扑优化 掘锚一体机 截割臂 结构改进
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液压挖掘机动臂优化设计数学模型的建立 被引量:6
10
作者 郑惠强 王业文 《中国工程机械学报》 2006年第2期142-144,共3页
研究大型液压挖掘机动臂的优化设计.着重论述了数学模型的建立,包括如何确定动臂结构优化设计的目标函数、设计变量和约束条件.运用计算机程序对其优化前后的提升力进行了分析和比较,验证了优化设计的合理性.
关键词 液压挖掘机 动臂 优化设计 数学模型
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钩掘机支重轮漏油故障研究分析
11
作者 闫召君 许雪领 王宏权 《内燃机与配件》 2024年第12期71-73,共3页
我司供货OEM客户75T挖掘机用支重轮,终端客户改动工作装置,将常规铲斗改为金刚臂,即将挖掘机改装成钩掘机。在终端客户的使用过程中,出现整台车18个支重轮不同程度的高温漏油情况,导致整机无法正常工作。通过理论计算,结合实验室支重轮... 我司供货OEM客户75T挖掘机用支重轮,终端客户改动工作装置,将常规铲斗改为金刚臂,即将挖掘机改装成钩掘机。在终端客户的使用过程中,出现整台车18个支重轮不同程度的高温漏油情况,导致整机无法正常工作。通过理论计算,结合实验室支重轮磨合试验,得出结论。同时将成果应用于支重轮磨损研究之中,为售后与客户谈判时提供了理论依据。 展开更多
关键词 钩掘机 金刚臂 支重轮 磨合试验机
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挖掘机斗杆独立进油节能技术研究
12
作者 赵金光 崔成龙 董兆胜 《液压与气动》 北大核心 2024年第5期158-167,共10页
通过开发高效液压阀,降低其进油和回油节流损失,是降低挖掘机燃油消耗的主要手段之一。针对节能目标,以挖掘机液压阀能量损失机理为基础,明确了通过设计新的斗杆阀来降低能量损失的思路,进行基于斗杆独立进油的液压阀的设计,包括独立进... 通过开发高效液压阀,降低其进油和回油节流损失,是降低挖掘机燃油消耗的主要手段之一。针对节能目标,以挖掘机液压阀能量损失机理为基础,明确了通过设计新的斗杆阀来降低能量损失的思路,进行基于斗杆独立进油的液压阀的设计,包括独立进油阀的设计和斗杆主阀芯的设计,并针对独立进油阀和斗杆主阀芯再生及回油的控制进行算法开发。将设计的液压主阀在一台21 t挖掘机上进行装机,经电控调试后满足操控性要求,并与另一台相同吨位且配套相同发动机和液压主泵的挖掘机进行了相同工况的平地操作对比验证,结果表明所设计的液压阀节油效果更好。 展开更多
关键词 电控 挖掘机 斗杆 独立进油 液压阀 节能
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液压挖掘机铲斗、斗杆以及动臂的PID控制效果研究 被引量:2
13
作者 孙晓红 《机械管理开发》 2023年第8期189-190,共2页
为进一步提升液压挖掘机的控制精度和工作效率,在对液压挖掘机铲斗、斗杆和动臂工作装置轨迹规划及其规划作业范围分析的基础上,根据液压挖掘机工作装置的控制需求完成相应控制系统的总体设计,并完成关键部件的选型设计;最后,对控制系统... 为进一步提升液压挖掘机的控制精度和工作效率,在对液压挖掘机铲斗、斗杆和动臂工作装置轨迹规划及其规划作业范围分析的基础上,根据液压挖掘机工作装置的控制需求完成相应控制系统的总体设计,并完成关键部件的选型设计;最后,对控制系统的PID控制器的参数进行整定,并对PID控制效果与传统控制器的效果进行对比。 展开更多
关键词 液压挖掘机 铲斗 斗杆 动臂 PID控制器
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液压挖掘机斗杆内收流量分配节能设计
14
作者 高韶坤 艾建军 《液压与气动》 北大核心 2024年第4期142-150,共9页
为解决小型挖掘机挖掘工况(正负载)下斗杆内收速度慢、系统压力高、存在溢流损失等问题,提出一种斗杆内收节能系统,挖掘工况下,使斗杆内收通过节能阀回油,即斗杆内收流量不再生时增大回油面积。给出了该节能系统工作原理和仿真参数,基于... 为解决小型挖掘机挖掘工况(正负载)下斗杆内收速度慢、系统压力高、存在溢流损失等问题,提出一种斗杆内收节能系统,挖掘工况下,使斗杆内收通过节能阀回油,即斗杆内收流量不再生时增大回油面积。给出了该节能系统工作原理和仿真参数,基于AMESim搭建了斗杆内收节能系统仿真模型,对比仿真了有无节能阀系统的斗杆内收速度、压力、流量等动态特性,分析了节能阀直径对斗杆内收动态特性的影响效果,进行了系统实际应用可行性分析,挖掘机整机测试有效验证了仿真结论。结果表明:引入节能阀,斗杆内收速度增加18%,斗杆油缸进油压力降低65%;节能阀直径对斗杆内收系统输出流量、回油总流量、系统压力影响不大;通过挖掘机整机测得斗杆内收速度提高19%。 展开更多
关键词 液压挖掘机 斗杆内收 流量分配 节能阀
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挖掘臂电液伺服系统非线性辨识 被引量:6
15
作者 黎波 严骏 +2 位作者 刘安心 曾拥华 郭刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期20-25,131,共7页
针对机理建模存在未建模动态及其参数辨识难的问题,采用由分段非线性模块、线性时不变动态模块及间隙非线性模块串联组成的Pseudo-Hammerstein-Wiener模型来描述挖掘臂电液伺服系统。利用关键变量分离原理将系统模型化解为最小二乘格式... 针对机理建模存在未建模动态及其参数辨识难的问题,采用由分段非线性模块、线性时不变动态模块及间隙非线性模块串联组成的Pseudo-Hammerstein-Wiener模型来描述挖掘臂电液伺服系统。利用关键变量分离原理将系统模型化解为最小二乘格式,再采用带中间变量估计的改进递推最小二乘算法进行辨识。实验表明,辨识所得Pseudo-Hammerstein-Wiener模型能很好地逼近实际系统,误差比Hammerstein及线性模型分别减少29%及68%。 展开更多
关键词 挖掘臂 电液伺服系统 Pseudo-Hammerstein-Wiener 模型 非线性辨识
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基于ABAQUS的液压反铲挖掘机斗杆的有限元分析 被引量:5
16
作者 李燕 李建伟 杨玉姣 《煤矿机械》 北大核心 2010年第2期71-74,共4页
针对WY16型液压反铲挖掘机,建立其工作装置的简化受力模型,找出其在复合挖掘工况下出现的最大复合挖掘力及其位置,求出各铰点的受力和油缸工作压力。建立简化后斗杆的有限元模型,并利用ABAQUS软件的静力分析模块对其进行有限元强度分析... 针对WY16型液压反铲挖掘机,建立其工作装置的简化受力模型,找出其在复合挖掘工况下出现的最大复合挖掘力及其位置,求出各铰点的受力和油缸工作压力。建立简化后斗杆的有限元模型,并利用ABAQUS软件的静力分析模块对其进行有限元强度分析,得出其应力和变形云图以校核其强度,从有限元分析的结果来看,其静强度能够满足要求。 展开更多
关键词 反铲挖掘机 斗杆 有限元 ABAQUS 应力
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挖掘机斗杆模拟加载试验研究 被引量:5
17
作者 周利东 韩亮亮 +3 位作者 王雷 韩刚 陈向辉 曹雪芹 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第1期110-115,共6页
为了研究挖掘机斗杆的动态应力应变特性,设计并制造加工了工装台,利用实际工况下的现场实测油缸的数据导入有限元模型获得斗杆与挖斗铰点处垂直和水平等效载荷历程;利用电液伺服疲劳试验台,对固定在工装台上的斗杆进行工装台模拟加载测... 为了研究挖掘机斗杆的动态应力应变特性,设计并制造加工了工装台,利用实际工况下的现场实测油缸的数据导入有限元模型获得斗杆与挖斗铰点处垂直和水平等效载荷历程;利用电液伺服疲劳试验台,对固定在工装台上的斗杆进行工装台模拟加载测试,获得应力应变状态响应历程;分析对比了挖土工况下工装台模拟加载测试、现场实测和有限元仿真3种方法所得数据,说明了工装台模拟加载测试试验方案的可行性和正确性;为后续疲劳分析奠定了试验基础。 展开更多
关键词 挖掘机 斗杆 工装台 应力
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液压挖掘机刚柔耦合动力学分析 被引量:5
18
作者 谢琴 吴运新 《机械传动》 CSCD 北大核心 2016年第5期101-104,共4页
针对挖掘机主要机械臂应力动态计算困难的问题,综合虚拟样机技术、有限元和动力学理论,采用模态缩减法柔性化动臂和斗杆,建立挖掘机刚柔耦合模型,实现了挖掘机模拟实际工况的动力学分析。求解了挖掘机机械臂动态应力特性及液压缸负载情... 针对挖掘机主要机械臂应力动态计算困难的问题,综合虚拟样机技术、有限元和动力学理论,采用模态缩减法柔性化动臂和斗杆,建立挖掘机刚柔耦合模型,实现了挖掘机模拟实际工况的动力学分析。求解了挖掘机机械臂动态应力特性及液压缸负载情况,结果表明,静力学分析存在局限性,综合考虑运动状态与负载的动力学分析能更精确计算危险工况时应力分布。动臂最大应力值为107.7MPa,斗杆最大应力值为40 MPa。该研究为类似机构的结构优化、疲劳分析和振动抑制提供参考。 展开更多
关键词 液压挖掘机 机械臂 刚柔耦合 动力学 应力
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液压挖掘臂关节伺服系统非线性动态特征研究 被引量:5
19
作者 黎波 严骏 +1 位作者 曾拥华 郭刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第15期1807-1810,共4页
为有效分析挖掘臂关节伺服控制系统,提高控制精度,通过机理建模分析了系统存在的非线性特性——比例阀死区、阀控非对称液压缸动态特性不对称特性、液压缸非线性摩擦力、非线性液压弹簧力及挖掘臂关节非线性动力学。通过实验验证了系统... 为有效分析挖掘臂关节伺服控制系统,提高控制精度,通过机理建模分析了系统存在的非线性特性——比例阀死区、阀控非对称液压缸动态特性不对称特性、液压缸非线性摩擦力、非线性液压弹簧力及挖掘臂关节非线性动力学。通过实验验证了系统中各项非线性特性对其控制性能的影响。结果表明,以上几种非线性特性对系统动态响应均存在不利影响。 展开更多
关键词 挖掘臂 电液伺服系统 阀控非对称液压缸 非线性
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基于ANSYS和神经网络的液压挖掘机动臂轻量化设计方法研究 被引量:5
20
作者 向琴 张华 +1 位作者 胡晓莉 陈薇薇 《机床与液压》 北大核心 2015年第1期136-140,共5页
以挖掘机的动臂结构为研究对象,构建考虑静态强度、刚度、轻量化等性能的优化设计数学模型,以ANSYS软件为工具,对挖掘机动臂进行了轻量化设计计算,针对轻量化设计过程中设计变量非线性的特点,建立了人工神经网络的模型,对ANSYS软件优化... 以挖掘机的动臂结构为研究对象,构建考虑静态强度、刚度、轻量化等性能的优化设计数学模型,以ANSYS软件为工具,对挖掘机动臂进行了轻量化设计计算,针对轻量化设计过程中设计变量非线性的特点,建立了人工神经网络的模型,对ANSYS软件优化设计的结果进行了验证,有效地降低了动臂的质量。结果表明,用两种方法结合起来进行轻量化设计的方法合理可行,对其他的机械进行轻量化设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 液压挖掘机 动臂 轻量化 有限元分析 人工神经网络
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