针对目前液压挖掘机动臂有动力下放系统所使用的节流阀节流面积固定、回油管路长、阀口发热大、能耗高及易爆管等问题,采用增加防爆管阀、电磁阀、压力开关、控制器及改变多路阀中位机能等措施,研制了一种发热小、能耗低、启动平稳、结构简单、成本低、无故障使用寿命长的液压挖掘机动臂无动力下放系统。试验结果表明:采用动臂无动力下放系统实现了节能减排,比有动力下放系统发热减少近50%,为散热系统减轻了负荷。

在传统的挖掘机液压油冷却系统中,冷却器的风扇由柴油机驱动,风扇转速不可调节或调节范围小,难以满足实时散热需要,使用油耗高,不节能;同时冷却器承受着液压系统回油频繁的压力冲击,使用寿命短、易损坏。文中改进一种挖掘机抽油独立冷却系统,风扇转速可以无级调节,转速大小取决于实际所需的散热功率。实践表明,该系统能降低5%的燃油消耗,减小10%的冷却器结构尺寸,还能有效解决冷却器漏油开裂等故障。

履带架是履带式液压挖掘机整机的支承部分,它承受全部部件的重量和来自铲斗上挖掘阻力的转化形式(力和力矩),使挖掘机稳定地停放在地面上工作。作为整机的重要承载结构件,对于其局部结构设计合理与否,都会影响整个履带架的疲劳寿命。本文以某型号大型履带式液压挖掘机为例,依据局部应力集中导致疲劳开裂问题展开受力分析,确定几个主要疲劳失效点,针对这几个点进一步通过局部结构优化设计,降低集中应力水平,大大提高疲劳寿命。

提出了一种正铲液压挖掘机工作机构型综合方法——Ⅱ级基本杆组叠加法。针对正铲液压挖掘机工作机构的自由度数目、性质和驱动单元,将其结构分解为基本结构和辅助连杆,并给出了8条构型综合约束条件,进而根据辅助连杆上的运动副数目,分5种情况添加Ⅱ级基本杆组RRR对正铲液压挖掘机工作机构进行了型综合,获得了一系列12杆构型。从中选取了3种构型,针对其多环耦合的结构特点,采用拆杆-等效法分析了其自由度,并建立了相应的仿真模型,开展了运动仿真分析,验证了构型综合方法的可行性。

随着我国工业的迅速发展,超重型工程机械设备,被广泛运用于市政工程、交通出行、土建工程、装卸搬运等行业,但在具体运用中会出现不同层次的问题。大部分工程机械设备能耗大、电力能源燃烧不完全造成的有毒气体和烟尘产生,对自然环境有一定的影响。基于此,分析挖掘机构造,剖析挖掘机能耗问题,在此基础上做节能技术的深度研究。

以某型挖掘机液压系统的一种常见的主压力异常故障为研究对象,分析此类故障的产生原因与主要危害,提出此类故障的判断方法与排除手段。该研究结果对提高同类挖掘机液压系统的维护保养水平、装备的完好率和工程保障能力具有重要的现实意义和参考价值。

为解决液压挖掘机的约束多目标优化问题,基于进化算法开展强力三角型液压挖掘机的多目标优化设计研究。依据强力三角工作装置的功能特点和挖掘机技术指标,首先,建立强力三角型液压挖掘机的约束多目标优化模型,该模型包含水平推压、平移提升、等力矩提升、挖掘力、推压力和主动液压缸充分发挥比例等目标函数。然后,采用基于推拉搜索的约束多目标进化算法求解该多目标优化模型,并将70 t级的液压挖掘机优化实例结果与当前最先进的7种约束多目标进化算法结果进行比较。最后,基于理想解法从优化求得的非支配解集中筛选得到最终的强力三角型液压挖掘机设计方案,并与其他机型方案主要性能参数进行比较。研究结果表明:约束多目标进化算法能够有效地解决液压挖掘机的多目标优化问题,而多属性决策方法可以帮助设计人员快速、高效地筛选...

液压挖掘机的控制系统具有非线性、时变性以及强耦合的特点,传统的比例积分微分(Proportion integral differential,PID)控制器参数整定方法不能满足对挖掘机工作装置精确的位置控制要求。因此提出一种遗传萤火虫算法(Genetic Firefly Algorithm,GFA)整定方法,通过对目标函数、选择算子、交叉算子等改进之后再引入人工萤火虫算法来提高遗传算法的全局寻优能力和收敛速度。利用MATLAB仿真软件进行仿真,并分别与标准PID控制和标准遗传算法进行比较。仿真结果表明,基于GFA的控制系统具有较快的响应速度、无超调量、更强的鲁棒性以及较小的铲斗关节轨迹跟踪误差。所提算法具有更好的参数整定能力,改善了系统性能,可用于提高液压挖掘机铲斗位置控制的效果。

采用目前方法分析液压挖掘机动力响应可靠性时无法准确跟踪液压挖掘机在荷载撞击下的位移,存在分析可靠性较差的问题,为此提出高速荷载撞击下液压挖掘机的动力响应分析,结合ANSYS有限元分析软件和ADAMS动力学分析软件构建液压挖掘机有限元模型,准确获取液压挖掘机各部位的动能及位能,在拉格朗日函数的基础上构建液压挖掘机系统的动力学方程,根据动力学方程分析液压挖掘机在高速撞击下机的位移及受力的变化情况,实现动力响应可靠性分析。实验结果表明,所提方法可准确跟踪液压挖掘机在高速撞击下的位移,液压挖掘机受力的仿真曲线与理论曲线变化趋势一致,动力响应分析可靠性较好。

为实现液压挖掘机负载的模拟,针对液压挖掘机负载变化频率高的特点,利用AMESim设计了基于电液比例溢流阀的液压挖掘机负载模拟系统,分别从电液比例溢流阀的流量、主阀芯质量、先导阀芯质量、主阀芯阻尼系数、先导阀芯阻尼系数、主阀芯阻尼孔直径、先导阀芯阻尼孔直径、主阀弹簧刚度等方面研究了负载模拟的系统压力响应性能,为系统结构参数优化提供了一定的理论依据。