该文针对液压挖掘机节能问题,提出一种用基于PLC控制器的电控节能系统。以挖掘机中液压泵与发动机功率不匹配为解决源头,利用PLC系统的多兼容性,对挖掘机各重要组成部分进行控制,实时处理各输入输出信号,并将监控信号传至上位机,从而达到节能效果。

液压挖掘机控制系统具有非线性、大惯量、强耦合的特点,为了保证在复杂工况下,发动机转速能够稳定在经济工作区,提出了基于自抗扰控制技术的协同控制方法。利用非线性微分跟踪器(TD),快速跟踪挖掘机给定转速信号并提取优质的微分信号;通过扩张状态观测器(ESO)把挖掘机所受到的内外部扰动统一设置为“总扰动”;采用非线性状态误差反馈控制律(NSLEF),将状态误差采用非线性组合形式创建误差反馈机制,使发动机实际转速能够更好的跟踪给定转速。在Matlab/simulink软件上进行仿真,结果表明:在ADRC控制器下转速等重要性能指标上的抗干扰能力比PID控制器提高20%以上,有效的抑制了负载突变的干扰,减少了控制系统的响应时间,保证了挖掘机输出驱动的平稳运行。

针对时域外推时阈值选取高敏感、精度低等问题,提出一种基于主成分分析法的多准则阈值选取方法。首先,搭建一套压力无线测试系统采集液压挖掘机连续作业工况下载荷数据,通过多种检验准则得到各备选阈值下广义帕累托分布(GPD)拟合检验指标,基于各检验指标并结合主成分分析法选取最优阈值。然后,提取超阈值数据并利用GPD对超阈值数据进行拟合,拟合结果和超阈值数据之间相关系数均大于0.995,根据GPD生成与超阈值数据数目一致的随机数据并取代原超阈值数据实现载荷谱时域外推。最后,对一倍外推数据和原数据频次特性进行分析,二者之间的幅值相关系数为0.987,均值相关系数为0.993。结果表明,本文阈值选取方法适用于载荷谱时域外推。

传统的伺服电机驱动单变排量泵系统的稳定性较差,同时因其节流损失大,会引起系统的能耗过高,针对这些问题,对37 t液压挖掘机动臂差动缸系统的动臂能耗特性进行了研究。首先,根据双泵驱动动臂控制的工作原理,给出了“伺服电机和双定排量液压泵相结合,共同驱动动臂差动缸系统”的方案,推导出了差动缸的数学模型,利用UG软件建立了液压挖掘机的三维机械模型;然后,进一步在仿真软件SimulationX中,建立了37 t液压挖掘机动臂系统的仿真模型;最后,对变转速伺服定量泵直控差动缸系统的位置、速度控制特性以及能耗特性进行了仿真研究;为了验证上述仿真模型的有效性,搭建试验样机进行了实验,并将所得的实验结果与模型仿真结果进行对比分析。实验结果表明:在空载工况和带载工况下,动臂差动缸输出能耗分别降低了约40%和44%;与空载工况相比较而言,带载...

在工程机械领域中,液压系统带负载状态下的稳定性对主机的安全性能和工作性能至关重要。如挖掘机、装载机、起重机等工作时油缸要承受负载,因此对其负载保持功能有严格要求。本文主要以某小型液压挖掘机为研究对象,提出一种动臂联负载保持阀的结构原理,并通过理论计算和试验测试对比分析,说明其可行性和有效性。

针对液压挖掘机设计过程需要大量知识支撑的特点及挖掘机几何尺寸设计结果不优、设计效率较低等问题,提出了面向液压挖掘机优化设计过程的知识库构建方法。通过分析液压挖掘机设计过程中相关知识的作用,设计了基于面向对象的液压挖掘机相关知识的表达存储方法,确定了知识库知识的检索以及结构设计计算的实现方法,并引入NSGAII多目标优化算法及灰色关联度分析法对计算结果进行优化。然后利用.NET平台的相关技术在此基础上开发了针对液压挖掘机优化设计过程的专题知识库原型系统,实现辅助设计人员进行液压挖掘机的设计计算优化以及知识的检索、表达、管理。最后以液压挖掘机工作装置的设计实例验证了系统的有效性。

该文根据履带式液压挖掘机液压系统的工作原理及挖掘机工作装置动作混乱的相关表现,对挖掘机液压系统出现的故障进行分析排查,找出故障原因。

我国工程机械年产值超7000亿元人民币,是继汽车之后的第二大燃油消耗和碳排放源,根源在于其普遍采用阀控液压缸驱动重型机械臂高频次升降作业,造成非常大的势能浪费。以量大面广的液压挖掘机为例,保有量保守估计200万台,年消耗燃油1600万吨,动臂重力势能损失占整机能耗20%以上,如果能够充分利用这部分能量,将年减少燃油消耗320万吨、碳排放近1000万吨,“双碳”效益显著。现有势能回收利用技术普遍存在能量传递链长、能量效率低的不足,如何实现高效回收利用是国际性难题。

目前挖掘机油缸前腔缓冲普遍采用导向套、缓冲套与节流孔组合的结构形式,通过调整导向套内置节流孔孔径确保缓冲性能 达到设计要求.但该结构形式相对复杂,节流孔孔径较小,油液污染易导致堵塞而影响缓冲性能.因此,该文针对某型挖掘机油缸无 节流孔非调节形式的导向套、缓冲套组合前腔缓冲结构开展研究.将缓冲结构划分为圆锥段缓冲、斜面段缓冲与末端缓冲三个阶段, 结合缓冲压力测试曲线分析了节流孔孔径在三个阶段产生的影响.采用缓冲结构等节流面积原则,将缓冲套斜面设计为等效截面, 并通过仿真分析验证了其对缓冲性能的影响.仿真结果表明：通过缓冲套斜面优化,可实现非调节形式的前腔缓冲,在简化缓冲结构 的同时提高缓冲可靠性.仿真结果为该型油缸缓冲结构优化提供了参考.

通过对液压挖掘机功率匹配的分析,提出了将泵的功率曲线设定在发动机的功率曲线之上的功率匹配方法,研究了神经网络模糊比例-微分-积分(NN-Fuzzy-Pm)控制技术在挖掘机节能控制系统上的应用.试验结果证明了提出的节能方法和NN-Fuzzy-PD控制算法在挖掘机节能控制系统上的可行性.NN-Fuzzy-Pm控制器能根据不同的环境和作业工况进行参数自调整,具有自学习的功能.研究结果为进一步研究开发智能化挖掘机提供了依据.