反铲液压挖掘机作业循环时间优化

反铲液压挖掘机作业循环时间优化

论文摘要

液压挖掘机以追求高效率、高可靠性和操作舒适性等为主要研发目标,而国内挖掘机在这些方面的技术水平与国外液压挖掘机相比还存在一定的差距。液压挖掘机作业循环时间作为整机的主要技术性能指标之一,是挖掘机高效与否的重要衡量依据。为此,本文结合企业产品实际要求深入开展了液压挖掘机作业循环时间的建模和优化分析等研究工作。全文共分为五章:第1章阐述了课题的背景及研究意义,并对国内外液压挖掘机对象的研究现状和课题研究中涉及的关键技术进行了归纳总结,指出了对挖掘机作业效率的研究缺乏,进而确定了本课题的主要研究内容。第2章对液压挖掘机的典型作业循环过程和转台回转运动以及每个阶段的动作姿态进行了具体分析,从而确定了挖掘机作业循环时间和转台回转时间的建模策略。在此基础上结合液压系统的工作原理,分别针对全功率调节双泵双回路变量系统和负载敏感两类液压系统建立了液压挖掘机作业循环时间的计算模型。第3章针对负载敏感液压系统,首次将液压多路阀最大开口面积作为主要优化变量,建立了以作业循环时间为主要目标,综合考虑挖掘力、挖掘范围等性能指标要求的挖掘机优化设计模型;分别以7吨和80吨两种不同类型液压系统的挖掘机为例,采用仿生物进化法进行优化搜索,结果整机作业效率较优化前明显提高,且其它性能指标大都得到同步改善,实现了液压挖掘机全系统全性能的广义优化。第4章基于Pro/E和ADAMS建立了液压挖掘机的虚拟样机模型,在此模型上对挖掘机作业循环过程进行了可视化的实况模拟仿真,与作业循环时间计算模型进行了相互验证。第5章对本文的主要工作进行了总结,并在此基础上提出了对后续研究工作的展望。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 目次
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.2 液压挖掘机研究现状
  • 1.3 虚拟样机技术概述
  • 1.4 课题研究内容与论文框架
  • 2 液压挖掘机作业循环时间分析与建模
  • 2.1 液压挖掘机典型作业过程
  • 2.1.1 挖掘工况
  • 2.1.2 满斗提升工况
  • 2.1.3 卸载工况
  • 2.1.4 空斗返回工况
  • 2.2 转台回转运动简化分析
  • 2.3 全功率调节变量型液压挖掘机作业循环时间建模
  • 2.3.1 挖掘装满时间
  • 2.3.2 满斗提升时间
  • 2.3.3 卸载时间
  • 2.3.4 空斗返回时间
  • 2.3.5 转台回转时间
  • 2.4 负载敏感液压挖掘机作业循环时间建模
  • 2.4.1 负载敏感系统数学模型
  • 2.4.2 作业循环时间建模
  • 2.5 小结
  • 3 液压挖掘机作业循环时间优化建模
  • 3.1 优化目标的建立
  • 3.1.1 高效节能指标
  • 3.1.2 挖掘力指标
  • 3.1.3 作业范围指标
  • 3.2 设计变量的确定
  • 3.3 设计约束的建立
  • 3.4 优化模型的实现与求解策略
  • 3.4.1 优化模型的建立
  • 3.4.2 优化求解策略
  • 3.5 实例优化与结果分析
  • 3.6 小结
  • 4 液压挖掘机作业循环过程的虚拟样机仿真
  • 4.1 液压挖掘机虚拟样机技术的实现策略
  • 4.1.1 液压挖掘机系统组成
  • 4.1.2 液压挖掘机虚拟样机实现
  • 4.2 液压挖掘机机械系统仿真建模
  • 4.3 液压挖掘机液压系统与控制系统仿真建模
  • 4.3.1 液压系统基本元件建模
  • 4.3.2 ADAMS中的液压系统建模实现
  • 4.3.3 控制系统仿真建模
  • 4.4 液压挖掘机虚拟样机的生成
  • 4.5 挖掘机作业循环过程的仿真
  • 4.6 小结
  • 5 总结与展望
  • 5.1 总结
  • 5.2 展望
  • 参考文献
  • 附录 优化实例设计函数值
  • 作者简历及在学期间所取得的科研成果
  • 相关论文文献

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