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[硕士论文] 吕祥新
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着国家经济和科技的发展,城市空间利用率亟需提高,摩天大楼拔地而起,高楼外墙需要喷漆装饰,但传统人工手动喷涂的方式工作效率低、劳动强度大、易受环境干扰并且容易引发工作人员坠落等安全事故,因此,利用机械智能化粉刷喷涂代替人工手动喷涂已经是高空外墙喷涂行业发展的一大趋势。
  针对目前高空外墙喷涂存在的问题,本文提出了一种高空外墙智能喷涂装置,主要研究内容如下:
  (1)制定高空外墙智能喷涂装置的总体设计方案,具体包括该装置的机械结构、控制方法、工作流程、运动形式及该装置完成每一个动作的具体实施方式;
  (2)完成高空外墙智能喷涂装置机械结构的设计,具体包括悬挂提升移动机构、吊篮机构、粉刷喷涂机构及吸附避障机构的设计;
  (3)完成高空外墙智能喷涂装置电气控制系统的设计,具体包括控制方式的选择、可编程控制无线网络通讯的设计、电气元件的选型、PLC控制程序的编写;
  (4)完成上位机组态界面的设计,用于监控高空外墙智能喷涂装置的运行状态;
  (5)完成物理样机的搭建与实验,验证了该装置在各种复杂墙面下工作的可行性,试验结果证实了该装置设计合理,性能可靠。
  本文提出的高空外墙智能喷涂装置可以适应于各种复杂的工作环境,可以极大地提高高空外墙的喷涂质量与喷涂效率,可有效解决了目前人工喷涂危险系数大等问题。
[硕士论文] 高拥军
工业工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:随着科技的飞速发展,工程机械功能越来越全面,其结构复杂程度也日益增加。在各种因素的影响下,工程机械设备会产生各种故障,影响其使用功能,还会造成一些事故的发生,并造成一定的经济损失。因此,确保机械设备运行的安全性,降低事故发生率,是非常紧迫的问题,这就体现了工程机械故障诊断的重要性,因此,企业有必要建立工程机械故障诊断树及故障诊断系统。以诊断树为依据进行流程建模,实现实际操作中的工程机械故障诊断。其目的在于为用户诊断过程提供指导和为维保技术人员提供技术储备,用户根据诊断树的提示进行故障诊断,提供文字指导和图片指导两种形式。
  针对工程机械故障具有复杂性和多样性的特点,研究分析了推土机故障现象、原因与排除方式,结合对象特点,进行流程建模,建立了推土机故障诊断树。
  基于诊断型专家系统原理,通过数据与算法的分离,设计开发了故障诊断辅助软件。实现了以语言文字输入对故障现象节点进行相似或近似搜索,对机械故障进行快速诊断,并得到了应用验证。同时,研究了故障诊断的两种模式,即从故障诊断树顶点进行逐层诊断模式以及采用文本比较算法进行故障征兆搜索并快速定位模式。
  本论文研究了专家系统开发过程中的关键技术。探讨了CLIPS、VC++的交互方法,并分析了其局限性,提出了一种改进的交互方法。
  本文研究了软件注册码授权方法。课题采用RSA非对称公钥加密注册码授权。用户在安装软件后,软件会根据用户计算机的C盘序列号,生成一个注册码。一旦生成,用户再将这个码发送给相应的软件供应商,供应商利用激活码生成软件再生成一个二次激活码。用户输入此二次激活码,软件系统便会自动完成授权。
  最后,以变矩器高温故障进行了诊断演示。本课题的研究方法和成果为开发工程机械故障诊断专家系统提供了理论依据和实践经验。
[硕士论文] 王红丽
工业工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:推土机是工程机械中应用最广的产品之一,随着近年来工程机械的快速发展,推土机的用量也呈现成倍数量增长。为更好满足客户服务要求,近年来各推土机生产制造商提出“一年不限工作时间”的服务理念,这对推土机各产品质量提出更高的要求,尤其是作为易损件的胶管总成。本课题通过分析推土机工作装置胶管总成故障原因,提出其改善方案,对提升推土机胶管总成可靠性有着十分重要现实意义。
  针对推土机液压系统胶管总成的故障数据进行统计得出推土机液压系统总成三大关键故障因素:压合处渗漏、外胶开裂和爆裂,占总故障率的60%,分析三种胶管总成故障因素,为故障分析提供依据。
  从人、机、料、法四个方面阐述了影响胶管总成质量的因素,并提出相应的工艺要求、措施和手段。利用耐低温试验手段测试因原材料更换引起的胶管开裂问题。对于胶管爆裂问题,通过测试折弯扭曲时胶管总成的爆破压力,结果显示:胶管总成扭曲值为5°时,爆破压力降低20%。利用排除法分析了因压合处渗漏时材料无法满足使用要求的原因。通过采用ABAQUS有限元分析方法,仿真4SP-12和2SN两种胶管总成扣压量与扣压力的关系,结果显示:确定在相同扣压量下,4SP胶管扣压力大于2SN胶管,这说明相同压力等级下,4SP胶管可承受更大的冲击压力。
  基于4SP胶管总成的有限元仿真结果,对扣压总成分别进行脉冲试验和整机试验,测试结果显示:在1.33倍工作压力下4SP胶管脉冲次数达674000次,达到2SN胶管脉冲次数的3倍以上;整机试验平均工作寿命达3500h以上,全年故障率降低至0.1‰。
[硕士论文] 程伟威
工程硕士 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:土地资源是人们赖以生存的基础,人类所有的物质文明几乎都直接或间接立于土地之上。在我国,随着现代城市化进程的加快以及大量人口的频繁流动,土地资源变得越来越紧缺,由于其为不可再生资源,所以如何充分利用有限的土地资源成为一个紧迫的课题。
  连续墙的建设方案通常是采用专业挖掘机械进行深度较大的开挖作业,在挖深较大之后,进行渣泥的清理工作,清理渣泥之后,在进行管路连接,后续将地面设计好的钢筋结构放入沟槽内,在之后填充混凝土,等待时日,混凝土凝固之后,去除接头管即可得到施工完毕的单元槽段。
  连续墙抓斗作为桩工机械中的重要产品组成部分,一直由国外品牌垄断市场。连续墙地下抓斗机,作为一种能够高效进行基础设施深层地基建设施工的设备,在进行城市基础设施建设:高层建筑施工、地铁设施建设、地下基础方桩和桥梁涵洞施工过程中,被广泛应用。
  连续墙抓斗成槽机能够高效地进行深度较大的基础设施施工设备,被广泛应用于城市基础建设施工过程中地基的开挖、地铁、地下室等深度较大的设施的建设。连续墙抓斗在工作过程中受到交变载荷,极易产生疲劳破坏。某公司开发生产并投入使用的一台YXG500连续墙抓斗在郑州市某地施工3个月后出现主平台左、右侧板开裂,而后导致左右平台断裂给公司造成的经济损失。为此,开展了针对该产品主转台的疲劳寿命评估工作,为结构的改进提供参考。
  本文利用三维软件采用Pro/Engineer进行模型的建立。之后借助于ANSYS软件功能设施强大,对YXG500连续墙抓斗工作台工作过程的动态受力情况进行分析,分析在动态工作过程的可能的危险点和破坏载荷,需要对YXG500连续墙抓斗工作台进行动态动力学分析,进而得到其各工况的应力值,进而形成分析的载荷谱。
  依据载荷谱进行受力分析,检验YXG500连续墙抓斗主转台的强度校核,并依据校核结果对其进行改进。同时对YXG500连续墙抓斗主转台进行了疲劳寿命评估,工作内容主要分为:载荷形式及受力分析、模型修改、整机瞬态动力学计算和疲劳计算,得出以下结论:
  1、预测热点位置与实际断裂破坏位置相同。
  2、采用应力法预测寿命为3个月,应变法预测寿命为1个月,与实际疲劳寿命较接近。
  通过对应力法和应变法结果进行对比可知,应变法疲劳寿命计算较保守。所有的仿真分析都没有真实的台架疲劳试验对比验证,后记需要进一步开展焊缝、接头及材料的相关疲劳试验,并利用实测的载荷谱进行评估将使得寿命预测更加真实可靠。
[博士论文] 王双
机械电子工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:随着工程机械和数字液压控制技术的发展,智能化工程机械与数字液压元件的结合成为未来的研究热点。现有工程机械专用多路阀阀体结构复杂、没有压力流量在线反馈,很难实现数字化控制;采用单阀芯调节进出油口节流面积,能量损耗高。本文发明了一种负载口独立控制可编程阀替代工程机械上多路换向阀,其集成了数字信号与负载口独立控制技术的优点,增加了系统控制自由度,减小了液压执行器背压,提高了工程机械液压系统的操控性并降低了能耗。同时,负载口独立控制可编程阀阀体结构简单,方便实现液压元件的模块化批量生产。本学位论文针对负载口独立控制可编程阀的创新设计,压力流量特性以及在挖掘机上的应用开展研究,选题具有重要的学术研究价值和很强的工程应用前景。
  本文所研制的负载口独立控制可编程阀首创设计了两个高速开关阀作为先导阀控制主阀芯组成一个阀控单元,由两个阀控单元分别控制液压执行器(液压缸、液压马达)的进油口和出油口,阀控单元内设置有压力传感器、主阀芯位移传感器和CAN总线接口在线测量并反馈压力流量,可提高液压系统的控制精度。本文建立了以比例阀为先导和高速开关阀为先导的负载口独立控制可编程阀的数学模型和数学仿真模型,研究了高速开关阀的频率和输出先导压力对可编程阀主级的影响。高速开关阀频率越高,先导控制流量调整越快,在调整时间内先导控制腔压力变化幅值越小,主阀芯位移与输出流量越稳定;适当提高高速开关阀输出先导压力可以增加作用在主阀芯上的先导控制力,可使主阀芯运动加速。通过仿真和试验,可对比比例先导和高速开关先导两种形式可编程阀的静动态性能指标,一方面,静态特性表明高速开关先导可编程阀对主阀口死区非线性因素不敏感,导阀流量增益较比例先导阀更高,而比例先导可编程阀有更好的线性度和稳定性;另一方面,动态响应结果表明高速开关先导可编程阀的频率响应比比例先导可编程阀提高了20%。
  本文提出了一种以液压执行器两腔压力与负载速度反馈的背压自适应式双级解耦压力流量控制方法。可编程阀第一级控制器解耦控制液压执行器进出口压力,保证执行器背压腔的压力始终稳定在1MPa;第二级控制器以执行器两腔压力和执行器的运动速度为输入,可编程阀的先导阀控制信号为输出,分配可编程阀控液压系统的压力流量。本文对比分析了液压缸在20mm/s和100mm/s的阶跃信号下位移、两腔压力和控制信号的情况,仿真和试验结果表明,液压缸在20mm/s的阶跃信号下,速度调整时间为0.2s,流量调整时间为0.25s,速度稳态误差小于2.5%;液压缸在100mm/s的阶跃信号下,速度调整时间为0.5s,流量调整时间为0.55s,速度稳态误差为5%。结合负载口独立阀控系统特征,研究了多执行器位移与速度的控制精度。试验表明,在跟踪1Hz、±10mm的位移信号下,可编程阀控制器的位移误差在±2mm以内,且位移控制优于速度控制。
  本文设计了负载口独立控制可编程阀挖掘机液压新系统,该系统无需配置各种不同的功能阀,仅通过改变负载口独立控制可编程阀的程序,即可实现挖掘机的典型液压系统回路功能,如:正流量控制、行走、回转、流量优先和流量再生等。新系统用电信号替代了传统液压手柄控制信号和梭阀网络,大幅简化了原有挖掘机液压系统。本文还提出了一种适用于负载口独立控制可编程阀液压挖掘机系统的时间最优轨迹规划方法对挖掘机铲斗齿尖的轨迹进行规划,可实现挖掘机直线自动挖掘,在限制铲斗执行器最大速度15mm/s的情况下,行程3.7m的直线作业,能够在18.4s内完成工作,作业效率提高了15.64%。
  本论文的主要研究内容如下:
  第一章,指出了论文的研究目的和意义。介绍了可编程阀与负载口独立控制技术的研究背景和国内外发展现状。根据技术特点,对挖掘机智能控制系统的研究进行分类。确定了本文的研究内容与研究难点。
  第二章,提出负载口独立控制可编程阀的设计目标和实现功能。分别对以比例阀为先导和高速开关阀为先导的两种可编程阀数学与仿真建模,仿真与试验分析了高速开关阀参数对主阀性能的影响。通过试验对比了比例先导可编程阀与高速开关先导可编程阀的静态和动态性能。本章还搭建了可编程阀综合性能测试试验台,用于测试可编程阀的各项性能指标。
  第三章,提出了一种可以切换原有挖掘机液压系统和负载口独立控制可编程阀液压系统的挖掘机改造方案。通过改变可编程阀的功能,实现挖掘机的正流量控制、行走、回转、流量优先与流量再生功能。各典型回路所用的可编程阀完全相同,仅通过更改程序实现功能的选择和切换。
  第四章,首先,建立负载口独立控制可编程阀液压系统模型,设计数字压力补偿器保证阀口压差恒定,利用阀口压力传感器和阀芯位移传感器得到计算反馈流量。其次,提出了一种双级解耦压力流量控制方法,第一级控制器解耦控制进出油口压力,第二级控制器分配液压系统压力流量。通过仿真与试验,对比了执行器工作在低速和高速时的调整时间和稳态特性。最后,讨论了多执行器复合运动时位移和速度的控制精度。
  第五章,建立负载口独立控制可编程阀系统挖掘机虚拟仿真平台和运动学模型。通过挖掘机运动学的正逆解,确定挖掘机铲斗齿间与各个执行器行程之间的对应关系。以时间最优轨迹规划方法对挖掘机铲斗齿尖的轨迹进行规划,求解挖掘机回转、动臂、斗杆和铲斗的位移、速度和加速度。
  第六章,对本论文的研究工作进行总结,给出了主要的研究结论,指出了课题的创新点,并对未来的研究工作进行展望。
[硕士论文] 冯银兵
车辆工程 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:具有间隙的碰撞振动是工程机械中经常见到的一种现象,这种现象时而有利,时而有害,我们要怎样趋利避害,这也成为当今机械工程中的一热门研究问题。近年来,国内外的许多专家学者对低自由度的碰撞振动现象进行了深入的研究,对于低自由度系统的分岔混沌问题已取得了很大成果;但对于高自由度结合机械本身的研究稍少。本文就工业上常用的一种离心脱水设备——卧式振动离心机进行了非线性动力学的讨论。全文主要工作如下:
  简单介绍了离心机自身的发展历史以及工作原理;碰撞振动系统在国内外的研究进展与当前存在的一些主要问题,解释了什么是非线性动力学及其主要研究方法,包括不动点与稳定性的判断依据,分岔现象、Poincaré映射以及混沌现象的概念,为下文非线性动力学的研究做铺垫。
  将卧式振动离心机的工作过程简化为左右二自由度、左右三自由度以及上下两自由度的碰撞振动系统动力学模型,结合牛顿运动定律和碰撞动量定理知识便可得出该过程的运动微分方程;依据机械工作过程中的边界条件求解了该运动微分方程的解,推导了Poincaré映射及其Jacobi矩阵;根据求解系统方程的过程原理从而应用MATLAB软件进行计算机编程仿真;数值理论研究上述三个物理模型的动力学行为。
  依据碰撞振动过程中的二维(三维)分岔图和Poincaré映射截面图,结合Jacobi矩阵的特征值越过单位圆的数量以及位置来理论讨论了系统运动状态转迁到混沌的复杂的动力学特征;通过对比分析发现,系统从周期运动转化到混沌的过程中有各种各样的分岔类型,其中包括最常见的Hopf分岔、周期倍化和环面倍化分岔,也有余维二分岔,包括Hopf—Hopf分岔、Hopf—Flip分岔等;
  对卧式振动离心机而言,根据计算机数值仿真结果可以发现:激励频率国、碰撞间隙b、质量比μm、刚度比μk以及恢复系数R等对系统的动力学行为影响很大;对于离心机而言,选择合适的参数可以降低机器的能耗,提高效率;在正文中给出了发生分岔和混沌时各参数的具体数值,这可为离心机的设计优化制造提供一定的参考依据。
[硕士论文] 周琳
工业工程 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:安全人机工程学是以安全为角度和着眼点,运用人机工程学的原理和方法解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。随着社会的发展,工业产品竞争的不断增强,单纯的功能和实用已不能满足人们的需求。安全性、人性化和高效性成为工业领域追求的主要目标,安全人机工程学在挖掘机驾驶室中的应用不仅有利于提高挖掘机产品的安全性,而且有利于提高工程机械产品的附加值,从而增强我国工程机械行业的竞争力。
  本文采用基于安全人机工程学的基本原理,利用H点和眼椭圆相结合的方法,对挖掘机驾驶室的内部布局、座椅、控制装置、显示装置等,进行了人机工程学方面的设计研究,并通过工业设计方法对驾驶室的整体外观造型和内室布置及色彩搭配进行了设计,完成了对挖掘机驾驶室的设计任务,对提高挖掘机驾驶室的整体安全性、操作的舒适性和工作效率的提高具有积极意义。本文的主要研究内容和特色如下:
  (1)综述了国内外挖掘机驾驶室设计方面研究现状,基于安全人机工程学的基本原理,提出了适合国内人体尺寸的挖掘机驾驶室基本设计思想。通过问卷调查法、测量法等手段计算出适合国内挖掘机的驾驶员身材尺寸。为此后的挖掘机安全设计提供了设计基准。
  (2)利用安全人机工程学的相关原理,从人—机—作业环境三个方面对挖掘机驾驶室进行分析研究。分别从人的生理及心理对挖掘机驾驶员的需求和特性;在此基础上对挖掘机的作业环境,如温度、湿度、振动、噪声等方面存在的问题进行归纳;对挖掘机驾驶室的安全色使用进行定义和设计,并且说明了光环境对于挖掘机驾驶员作业安全的影响及理论约束条件。
  (3)阐述了H点和眼椭圆理论在挖掘机驾驶室设计中的应用,分析并得出了适用于国内驾驶员挖掘机驾驶室的H点以及眼椭圆数据。并以此为基础对挖掘机驾驶室的整体内部布局进行合理设计,其中包括对于挖掘机驾驶室内仪表盘、座椅、控制器、作业环境等方面的安全问题提出改善措施,以减少驾驶员的误操作可能性,提高驾驶员的作业安全性和工作舒适度。
  (4)在上述安全人机工程学研究的基础上,对挖掘机的驾驶室进行了外观设计,完成了包括驾驶室整体造型设计、驾驶室内部功能布置,并将所研究的座椅、操作台、控制器等安全人机工程学数据应用于设计之中,完成了最终的设计结果和输出。
[硕士论文] 彭余
机械工程 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:随着人工智能技术和信息技术在机械工业中的发展,机械故障诊断技术也朝着智能化的方向发展。盾构机刀盘直径大、工作环境恶劣和受力复杂,并且盾构刀盘驱动液压马达数量有8个,分布范围大。液压马达发生故障将直接导致盾构机无法正常工作,甚至引发事故。利用传统的依赖于维修者个人经验的手工或半自动的故障诊断方式对液压马达进行故障诊断,工作效率低、准确度不高,本文开展的盾构机刀盘驱动液压马达智能诊断系统的研究工作是要开发出效率更高,更智能的故障诊断的方式,因此对大型机械设备的维护具有重要意义。本文针对盾构机刀盘驱动液压马达的故障诊断,研究了基于BP神经网络和专家系统诊断方法的液压马达故障诊断系统。
  首先,研究了盾构机刀盘驱动液压马达的故障产生机理和故障发生规律,为液压马达故障诊断系统积累了专家知识。
  其次,研究了液压马达故障的模式识别,故障特征信号的选取及故障特征监测参数,确定了故障信号监测的位置、信号获取过程和信号的标度变换过程。分析了滤波方法在故障信号预处理中的应用,研究了故障特征提取的时域分析法和频域分析法。
  再次,研究了BP神经网络和专家系统结合的故障诊断方法,分析了人工神经网络的拓扑结构和BP神经网络的算法流程,同时研究了专家系统的结构,深入研究了专家系统知识库的知识表示和专家系统的知识获取模型以及液压马达故障知识库结构。在此基础上,研究了神经网络专家系统的结构及其盾构机刀盘驱动液压马达故障诊断模型,并深入的研究了神经网络专家系统的推理机制和解释机制。
  最后,研究盾构机刀盘驱动液压马达故障诊断系统的开发流程,同时构建了故障诊断系统的硬件系统,并选取了硬件设备搭建数据采集、数据处理和数据通信的硬件平台。在此基础上,利用模块化思想设计盾构机刀盘驱动液压马达故障诊断系统软件总体结构,然后采用C++语言编写各模块程序源代码,并在Visual Studio2005软件中建立了盾构机刀盘驱动液压马达故障诊断系统软件中各模块的应用程序,包括液压马达故障诊断系统登录界面、状态监测与故障诊断功能、故障报警与诊断功能、BP神经网络训练设计、知识库管理等。
  通过本文的研究,所得研究结果对大型设备液压马达的故障诊断和维护具有指导作用,同时可以作为液压系统关键零部件的故障监测诊断研究的借鉴和参考。
  
[博士论文] 朱骞
机械电子工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:能量管理系统是混合动力挖掘机的核心,能量管理策略的好坏直接影响着混合动力系统的性能。混合动力挖掘机能量管理系统研究对提高系统燃油经济性以及降低排放有着重要的意义,同时该研究也为其他类型混合动力工程机械提供了一定的参考和借鉴。
  对于混合动力挖掘机,电辅助驱动系统、电回转驱动系统以及动臂能量回收系统的加入,使原有的能量管理系统产生了很大的变化。因此,需要对混合动力挖掘机能量管理系统进行深入研究,开发合适的能量管理策略,进而提高系统燃油经济性。论文对混合动力挖掘机的能量管理系统进行了相关研冤,主要包括:通过对混合动力挖掘机能量流的分析,得出混合动力挖掘机能量管理策略的设计要求和要点。针对混合动力挖掘机能量管理系统非线性、多输入、多输出、多条件约束的特点,从能量角度对混合动力挖掘机能量系统进行建模,并给出能量管理问题的数学表达。应用数值动态规划算法求出离线最优能量管理策略,并归纳最优控制规律,辅助在线能量管理策略的开发。为了解决动态规划不能应用于在线控制的问题,应用极大值原理对能量管理问题进行解析求解,并在此基础上提出带在线更新、SOC反馈控制及能量回收补偿的在线自适应能量管理策略。针对挖掘机典型工况下循环往复周期性的特点,提出典型工况下的能量管理策略,进一步提高系统燃油经济性。论文提出的混合动力挖掘机能量管理策略,可以在保证储能元件能量平衡的前提下,有效提高系统燃油经济性。
  论文各章内容如下:
  第一章论述了在当前节能减排大环境下,开展混合动力挖掘机能量管理系统研究的重要意义;概述了当前国内外对混合动力系统能量管理策略的研究现状;分析了混合动力汽车能量管理系统的特点,介绍了国内外混合动力汽车能量管理策略的研究现状;分析了混合动力挖掘机能量管理系统的特点,介绍了国内外混合动力工程机械尤其是混合动力挖掘机能量管理策略的研究现状;阐述了挖掘机能量管理系统与汽车能量管理系统的差别,最后提出了本课题的研究内容。
  第二章中通过对混合动力挖掘机结构类型及作业工况的研究,得出能量管理系统的特点及节能潜力。并在此基础上对混合动力挖掘机的能量流进行分析,归纳混合动力挖掘机能量管理策略的设计目标和要点。从能量角度对系统进行建模,给出能量管理问题的数学表达,将其看作一个非线性的、有限时间域的、带约束的最优化问题。
  第三章对混合动力挖掘机能量管理的动态规划研究。对第二章提出的能量管理问题进行了离散化处理,并对离散过程中的插值、离散间隔以及状态约束等问题进行了讨论。采用数值动态规划算法对离散的能量管理问题进行求解。通过与传统挖掘机对比,得出了混合动力挖掘机的节能机理,以及各环节的节能比例。通过与基于规则的能量管理策略对比,得出了离线最优能量管理策略的一些控制规律。
  第四章对在线能量管理策略进行了研究。提出了一种在线自适应能量管理策略,在该策略设计过程中,首先应用极大值原理对简化的能量管理问题进行求解,根据求得的解析解归纳一般的控制规律;然后依次考虑电气元件效率、能量回收以及状态约束的影响,对得出的控制规律进行修正;最后根据所得的控制规律开发在线能量管理策略。由于开发过程中应用了极大值原理最优控制理论,因此该策略具有一定的理论依据,且能够保证一定的最优性。在该策略中对临界值的控制包括三部分:根据挖掘机操作模式选择相应的初始临界值,并根据负载的历史信息对其进行在线更新;根据SOC的状态值对临界值进行实时调节,以满足系统的状态约束要求;为了防止SOC在能量回收情况下剧烈变化,引入了能量回收补偿控制。仿真和试验结果表明,该在线能量管理策略能够有效提高混合动力挖掘机的燃油经济性,同时也具有很强的工况适用性。
  第五章对典型工况下的能量管理策略进行了研究。混合动力挖掘机在典型工况下具有循环往复周期性操作的特点,可以利用此特点开发适用于特定工况的能量管理策略,进一步提高系统的燃油经济性。本章提出了基于强化学习的典型工况下的能量管理策略。将负载功率需求看作系统的随机状态变量,混合动力挖掘机能量管理问题被视为一个马尔科夫决策过程。利用强化学习算法求解马尔科夫决策过程可以得到与时间无关的能量管理策略,因此所得的控制策略可以直接应用于在线控制。仿真和试验结果表明,提出的能量管理策略在典型工况下能够得到比在线自适应能量管理策略更好的燃油经济性。同时该策略也具有一定的工况适用性,可以应用于同类作业任务下的各种工况。
  第六章将能量管理与动力系统优化设计相结合,提出了一种基于能量管理的混合动力挖掘机动力系统优化设计方法。该方法能够使动力系统在元件成本和燃油消耗两方面同时达到最优。与仅考虑负载功率需求的传统设计方法相比,该方法综合考虑了燃油经济性、元件成本、负载功率需求和作业工况等因素。设计结果表明,所提出的优化设计方法可以在保证工作效率的前提下兼顾燃油经济性和元件成本,因此它更适合于混合动力挖掘机动力系统的设计。该研究的另一个贡献是归纳了挖掘机动力系统的通用设计规则,通过引入‘发动机高效操作点’的概念,来确定辅助电机和超级电容的最佳参数。利用该设计规则可以减少所提设计方法的计算时间。
  第七章对论文的研究工作和创新点进行了总结,并展望了课题的后续研究方向。
[硕士论文] 肖伟
机械工程;机械设计及理论 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:聚乙烯醇纤维(PVA)是一种具有高强高模、耐候性、耐磨性和抗酸碱性好等优点,与混凝土等基材有良好的亲和力和结合性的新一代高科技绿色建材。研究发现,在混凝土中掺入PVA纤维,可有效提高混凝土的抗裂性能、抗拉强度和抗冲击性能。然而,PVA纤维自出厂即为成束整体存在,在实际应用中,将PVA纤维直接掺入到混凝土之前,需要将束状的PVA纤维分散成单根丝状,使之形成复杂的网状结构,才能充分发挥PVA纤维在混凝土中的机能。因此,对PVA纤维束分散技术的研究,显得尤为重要。
  本文针对某款PVA纤维束搅拌分散设备,首先阐述了分散设备的几何结构和工作机理以及搅拌分散流场的运动理论,提出了影响PVA纤维束分散性能的主要因素,建立了PVA纤维束搅拌分散设备的CFD数值模拟模型。根据搅拌槽内PVA纤维流场的速度分布、湍流动能分布和轴向时均速度分布,分析了在不同分散剂、不同转速、不同搅拌桨和添加挡板的搅拌作业参数下,PVA纤维束搅拌设备的作用机理,确定了有利于PVA纤维束分散的分散剂种类、搅拌桨参数和搅拌槽结构;然后,利用PVA纤维束搅拌设备样机,开展了PVA纤维束分散技术的试验研究,依据灰度共生矩阵原理,建立了PVA纤维分散效果评价体系,确定了PVA分散效果评价参数,分析了在不同分散剂、不同转速、不同搅拌桨和添加挡板的搅拌作业参数下,PVA纤维束的搅拌分散效果;最后,通过CFD分析与试验结果的对比,分析了两种结果的差异性和产生差异的原因,验证了数值模拟计算结果的可靠性和准确性,最终得到了PVA纤维束搅拌设备的最优搅拌作业参数为:添加HEC分散剂,搅拌转速650r/min,组合桨1和添加搅拌槽挡板。
  通过全文的分析研究,实现了对PVA纤维束搅拌设备的作用机理分析,建立了PVA纤维束搅拌分散效果评价体系,分析了在不同搅拌作业参数下的PVA纤维柬分散效果,确定了PVA纤维束搅拌设备的最优搅拌参数,提高了PVA纤维束的分散质量,为后续的PVA纤维束搅拌设备的设计和优化以及生产施工管理提供了一定的理论依据和技术支持。
[硕士论文] 孔令盼
机械工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:自动抹墙机具有自动化程度高、施工效率高、施工质量好等优点,它能保障施工人员人身安全,减少施工事故。自动抹墙机是目前建筑行业中强大的施工设备,更是未来建筑行业发展的必然趋势。自动抹墙机砂浆喷射装置是自动抹墙机的核心部分,是国内外自动抹墙机研究的重中之重。本文以新型自动抹墙机为课题背景,以新型自动抹墙机砂浆喷射装置为研究对象,运用流体仿真软件Fluent进行数值模拟仿真,深入了解自动抹墙机砂浆喷射装置内流场中各相速度和体积分数的分布情况,并在此基础上通过仿真分析得到砂浆喷射装置各结构参数对自动抹墙机砂浆喷射装置喷射效果及性能的影响,论文具体工作如下:
  (1)提出了一种新型自动抹墙机的设计方案。对新型自动抹墙机进行功能分析,然后基于自动抹墙机的功能需求,确定了新型自动抹墙机的结构组成。与传统抹墙机相比,新型抹墙机移动方便,喷涂刮平一体化,而砂浆喷射装置多空气入口的设计解决了传统单入口喷涂不均匀的问题,可以使砂浆和压缩空气更加快速的混合。
  (2)建立了自动抹墙机砂浆喷射装置内流场的数学模型。通过分析砂浆的流体性质确定了砂浆的流动状态。利用Fluent确定了数值模拟方法、控制方程、多相流模型、边界条件以及方程离散形式,为之后对自动抹墙机砂浆喷射装置内流场的仿真分析提供了基础。
  (3)运用流体仿真软件Fluent对自动抹墙机砂浆喷射装置内流场进行仿真分析。通过分析得到了空气相和砂浆相的速度和体积分数的云图和曲线图,掌握了自动抹墙机砂浆喷射装置内流场中各相的速度及体积分数的情况,为下一步结构参数的优化做准备。
  (4)利用流体仿真软件Fluent对自动抹墙机砂浆喷射装置的结构参数进行优化设计。在不同的压缩空气入射角、压缩空气入口数、喷嘴前端长、宽、厚情况下对内流场进行仿真分析,明确了各项结构参数的变化对砂浆喷射效果和喷射性能的影响,从而选出了最合适的结构参数。
[硕士论文] 章翔
机械工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着轻量化与再制造技术的快速发展,如何提高再制造或轻量化液压挖掘机在设计过程中的合理性、及其结构可靠性是保证工程安全和降低维修成本的关键。
  本课题依托国家科技支撑计划(2011BAF11B01),以液压挖掘机工作装置为研究对象,通过实验结合仿真的方法,获取动臂结构真实载荷情况,准确的预测出挖掘机工作装置的疲劳寿命即动臂结构疲劳寿命。主要步骤如下:
  首先,结合疲劳累积准则、载荷谱编制方法、疲劳抗力S-N曲线等一系列疲劳寿命预测相关理论,提出基于该理论应用FE-SAFE疲劳分析软件进行寿命预测的方法;
  其次,基于ADAMS虚拟样机技术,结合液压挖掘机动臂应力测试数据与工作装置整机数学模型,得到ADAMS动力学仿真边界条件,即实验工况油缸位移数据及挖掘阻力,并通过ADAMS刚体动力学仿真得到动臂结构上各铰点在实测工况下的载荷-时间历程。
  然后,考虑动臂结构在工作过程中的形变与位移变化,在ABAQUS中生成动臂机构MNF中性模态文件,导入ADAMS中替换刚性动臂结构,设置约束条件,对挖掘机工作装置进行刚柔耦合虚拟样机动力学仿真分析,将仿真得到的动臂关键铰点处载荷-时间变化曲线与实测数据和多刚体动力学仿真结果进行对比,验证了本虚拟样机模型的正确性,并说明在挖掘机设计研究阶段对结构进行柔性分析的必要性与准确性。
  最后,将动臂各铰点载荷-时间历程作为载荷,进行有限元动载分析,将结果输入到FE-SAFE中进行疲劳寿命预测,从而实现对构件进行强度、寿命等方面的精确设计,并为挖掘机轻量化设计或再制造提供方法依据。
[硕士论文] 孟艳艳
机械工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,喷浆车在地下铁路、高速公路、水电工程、矿山、军工设备以及各类的地下建筑工程等领域都很常见,喷浆车中的液压系统阀块是液压压力损失的主要元件。本文对喷浆车液压系统阀块的流道进行仿真分析,基于正交试验对阀块流道的取值进行最优值分析。
  本研究主要内容包括:⑴介绍了喷浆车液压系统阀块的流道组合结构特征,分析了喷浆车液压系统压力损失的主要原因,提出了降低喷浆车液压系统压力损失的方法。⑵分析了喷浆车液压系统阀块直角相交流道的压力损失,提出了降低直角相交流道压力损失的方法。⑶基于FLUENT仿真软件,对喷浆车液压系统阀块三种不同形状的流道进行分析,对典型的“垂直组合型”流道、“n型组合型”流道和“反向平行组合”流道阀块流道进行流场仿真,并得出最优的组合结构。分析了影响阀块流道的刀尖角的方向,刀尖角的度数和刀尖角前δ,确定出最优的参数。⑷基于正交试验,对阀块流道的参数进行优化,比较分析结果,得出阀块流道最优化的参数。⑸总结出喷浆车液压系统比较优的阀块流道结构和参数,为喷浆车液压系统的压力损失的降低提供理论参考。
[硕士论文] 董德浩
机械工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:变速箱作为工程机械的关键传动部件,其工作环境恶劣、载荷变化大、作业中循环动作频繁,从而导致故障频发。研究表明,80%的变速箱零部件都是因磨损而失效,又因为变速箱的关键零部件一般为无冗余设计,一旦发生故障往往引发严重的事故。因此,为了对变速箱的运行状态和磨损趋势有一个宏观、准确的把握,很有必要研究变速箱磨损损伤评估技术和磨损量预测方法,以实现对变速箱运行状态、磨损类型和磨损程度的监控与预测。本文以推土机变速箱为研究对象,基于油液监测技术和灰色系统理论研究变速箱磨损损伤评估技术和磨损量预测方法,主要研究内容如下:
  (1)基于油液监测技术进行了推土机变速箱磨损状态评估的实际试验研究。首先深入分析了变速箱的组成结构、主要磨损件、零部件构成元素和磨损磨粒特性,为应用油液监测技术进行变速箱磨损损伤评估奠定基础。之后,综合应用黏度分析、光谱分析和铁谱分析三种技术,对SD16型推土机变速箱内零部件的磨损状态和润滑油的污染情况进行了评估试验研究,所得结论与实际检修结果一致。该研究实现了变速箱磨损损伤部位、损伤类型、箱体密封情况以及油液润滑状态的判定,证明了油液监测技术实际应用的可行性与准确性。
  (2)建立了基于灰色GM(1,1)模型修正的变速箱磨损量灰色预测模型。选取推土机变速箱油液铁谱分析数据作为输入特征信息,综合考虑预测数据序列的非等间隔性、换油干扰等影响因素,在灰色预测理论中引入修正因子九,建立修正的变速箱磨损量预测模型。经后验差法验证表明,该模型预测精度为一级精度。最后,逐步搜索最优λ值,实例分析表明,当λ=0.992时,修正后模型能实现三步准确预测,而原始灰色GM(1,1)预测模型只能实现一步准确预测,修正后模型提高了变速箱磨损量的预测精度。
  (3)设计并搭建了变速箱故障诊断试验台,并基于试验台在线黏度传感器研究了15W40 CF-4型润滑油的黏温特性。为消除现场跟踪取样数据易随天气、推土机工作环境、操作人员水平等因素波动的影响,本文设计并搭建了变速箱故障诊断试验台。该试验台是通过润滑系统安装的在线黏度传感器来实时监测某一工况温度下油液的黏度,但该黏度并不是标准换油黏度。在实际工程应用中,需根据润滑油的黏温特性方程将某一温度的黏度转换成国家标准100℃时的换油黏度。为研究15W40 CF-4型润滑油黏温特性的变化规律,本文应用Andrade方程、Walther方程和Vogel方程对新油、在用油和废油在40℃~100℃时的运动黏度数据进行回归拟合,从拟合度和拟合标准差两个方面,分析和比较了3种黏温方程的拟合精度。分析表明,用Vogel方程来描述该润滑油的黏温特性更加准确,为在线监测的实时黏度换算提供了依据。
[硕士论文] 王清强
机械工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:喷浆机是喷射混凝土支护的重要机具,广泛应用于矿山、公路隧道、涵洞、煤矿井巷和水利水电工程。喷嘴是喷浆机的核心部件,其结构设计是否合理以及结构参数的匹配关系直接影响喷嘴内出口混合均匀程度,进而影响喷嘴施工时的回弹量。然而,现实中喷嘴结构的设计并不合理,导致在施工作业中,依然会出现物料混合不均匀、物料粘结管壁、回弹量大、脉冲现象严重等问题。
  本研究主要内容包括:⑴运用多相流基本理论对喷嘴内混合流体建立了数学模型。通过理论计算得到喷嘴出口混合流体的速度值和压力值。分析了喷嘴内砂子、速凝剂、压缩空气、水泥浆各相在喷嘴内部的混合机理,根据流体的流动特性选择了正确的数值模拟方法和湍流模型。⑵对喷嘴结构模型进行了简化,在流体前处理软件Gambit中建立了流场分析模型,完成了喷嘴不同区域的网格划分,最后定义了不同的边界类型。⑶将划分好的网格导入到Fluent软件对喷嘴内混合流体进行数值模拟,得到了喷嘴内混合流体速度场、压力场、各相体积分数的分布情况。并分析流场分布与喷嘴结构之间的关系,运用数理统计当中的均值和标准差对喷嘴出口混合均匀程度做了定量分析,得到喷嘴内不同截面上成分均匀度和速度均匀度。⑷为了提高喷嘴出口混合流体混合效果,完成了喷嘴结构的初步改进。引入正交试验法,对改进后的喷嘴结构参数进行了优化,选取出口成分均匀度和速度均匀度为考核指标,以泥浆管入射角、预混合管长度、变径管长度、聚料管长度为优化参数,设计了16组试验方案,利用Fluent软件对16组不同结构模型进行数值模拟,采用极差分析法对正交实验所得结果进行处理,得到了各个参数对喷嘴混合程度影响的主次顺序以及喷嘴最优结构参数组合,研究结果对喷嘴结构的设计具有一定的指导意义。
[硕士论文] 邱方长
机械工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:工程机械行业的不断发展和工作环境的持续变化,对挖掘机的工作性能和效率提出了更高的要求。针对目前挖掘机执行机构的速度调定需要更换多路阀阀芯的问题,根据先导阀和多路阀的静态数学模型,计算得到执行机构液控回路各控制参数之间的关系,并以此为依据,应用电液比例控制技术将挖掘机液控先导的控制方式更换为电控先导。在电控先导的基础上设计了一套执行机构的速度调定系统,该系统既能根据驾驶员的操纵习惯和工作环境的要求调定单个执行机构的运动速度,还能调定两个执行机构复合运动的速度,无需更换多路阀阀芯,提高了执行机构速度调定的可靠性和灵活性。
  本文以某中型液压挖掘机为研究对象,主要研究内容如下:
  (1)通过数学推导的方法,推导出了减压式先导阀触头下降位移与手柄操纵角之间关系的精确计算公式,与现有的线性近似计算公式比较,在手柄操纵角小于20°时,精确计算公式和线性近似计算公式的计算结果基本相等,但操纵角大于20°后,线性近似计算公式的计算误差越来越大。为了提高减压式先导阀的微调操控性能,提出了一种压盘的两段式结构。根据减压式先导阀的静态特性建立其数学模型,得到了输出先导压力与手柄操纵角之间的关系曲线。
  (2)利用AMESim仿真得到了不同工况下多路阀输出流量与阀芯位移之间的关系,并以此为边界条件,通过Fluent仿真分析多路阀工作时阀芯上稳态液动力的大小,进而分析了稳态液动力的影响因素及其对多路阀工作的影响。计算得到稳态液动力与阀芯位移之间的关系,进而建立多路阀的静态数学模型,得到了先导压力与多路阀阀芯位移之间的关系曲线。
  (3)基于本文设计的电控先导系统,对挖掘机执行机构速度调定系统的组成及工作原理、硬件选型、步进电机控制和软件设计等方面进行了详细的介绍,调试员能够通过电控手柄上的正负按钮和确定按钮对执行机构的速度进行调定,并保证执行机构按照调定后的速度工作。
[硕士论文] 牛万保
建筑与土木工程 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:随着国家基础设施的大力发展,工程基础的设计理论及方法、施工新技术日新月异。桩基础作为深基础的一种重要形式,其在沉降控制、承载能力等方面的突出优势而受到广泛关注,合理可行的桩基成孔方式和技术是关键。而旋挖机相对于传统成桩方式,能以更低的成本、更高的质量及更快速度完成桩孔施工,目前已开始应用于各类地层。但由于赋存环境的复杂性,旋挖钻进过程中,钻头对其接触的岩体进行冲击侵入和旋转切削,不同的岩性及施工参数均对钻机破岩成孔的动态过程产生重要的影响。目前,旋挖机破岩机理的研究成果相对较少,且大多限于静态、单因素的研究。为了更全面地反映旋挖钻进过程中的破岩特性及成孔形态,采用理论分析、数值模拟及工程实践相结合的方法研究旋挖钻进破岩的动态过程及破岩机理。其主要研究内容如下:
  ①结合旋挖钻机工作原理,分析旋挖钻进工作参数,基于机械原理得到截齿切削过程对岩石的作用力类型。利用弹性力学中半空间体理论,对岩石在截齿切削状态下进行受力分析,得到岩石的三向受力状态,理论推导截齿与岩石接触力的计算公式,进而得出法向荷载与位移之间的关系。
  ②建立截齿破岩的三维数值模型,通过对接触力、接触面积、裂纹、岩石塑性变形、损伤演化等因素的分析,得到截齿竖向侵入段(截齿无旋转,仅受竖向侵入力压入岩石)破岩过程分为五个阶段。在旋转切削段(截齿旋转钻进,受到竖向侵入力和水平面扭矩共同作用)齿前岩石受到挤压作用,齿尖处岩石受到拉伸和剪切作用,说明旋挖机破岩是一个挤压、拉伸、剪切耦合作用的过程。
  ③分析不同岩石强度下,截齿布置形式对破岩过程的影响,得到截齿倾角、截齿偏斜角和齿间距随岩石强度的变化趋势,并对截齿布置形式进行优化。
  ④建立旋挖钻进过程的三维模型,分析不同形式钻头在不同钻进参数下的破岩特性,对比研究捞沙钻头和取芯钻头的破岩过程,表明钻头转速和钻进速度对破岩力的影响较大。并结合实际旋挖机成孔钻进参数的现场监测,提出多因素协同控制的持力层判定模型——岩体荷载强度模型,验证其合理性及可靠性,并进一步研究实际旋挖钻进中的破岩动态过程。
[硕士论文] 吴珊
建筑与土木工程 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:建筑碎石骨料是建筑工程不可缺少的重要建筑材料,包括卵石、碎石、砂、矿渣、回收建筑废料等。近年来,随着基础设施和民用住宅建设的快速发展,建筑碎石骨料的用量需求急剧增加。破碎机是建筑骨料的加工设备,然而由于其力学性能不足而影响碎石骨料生产质量的问题长期存在,也是目前建筑行业急需解决的难题之一。本文针对建筑骨料破碎机的力学性能开展测试分析研究,优化建筑骨料破碎机的力学性能,提高碎石骨料的质量。
  针对动颚和机架的静力学性能进行测试分析研究,并对动颚和机架的力学性能进行优化分析。采用ANSYS数值模拟软件建立了建筑骨料破碎机的有限元模型,主要针对破碎机在破碎建筑矿石时,动颚和机架的强度与刚度进行仿真模拟分析。得到如下结论:
  1、采用YJ-4501A型应变仪对建筑骨料破碎机的机架应变进行测试,将测试值与ANSYS模拟数值进行对比。对比结果证明了ANSYS模拟过程的准确性,有限元模拟结果可为建筑骨料破碎机的力学性能分析提供可靠数据。同时, ANSYS模拟结果可提供更多的参考依据,可为破碎机的力学性能优化提供更全面的数据。
  2、利用有限元模拟结果和电测结果的数据,对WD1、WD2和WD3三种型号的动颚进行力学性能分析,其中WD2y型(有孔)动颚力学性能相对较优,但局部应力分布不均匀且总质量有下调空间。
  3、利用ANSYS有限元软件对WD2y型(有孔)动颚力学性能进行优化分析,最终得到改进WD2y型动颚,与原结构相比其应力分布相对均匀,质量下降了5%左右。
  4、在改进WD2y型动颚基础之上对机架进行力学性能优化,通过适当去除动颚约束,增加自由度,使应力分布趋于均匀,平均应力下降为210MPa左右,优化方案提高了建筑骨料破碎机的整体力学性能。
[硕士论文] 白岩龙
机械工程 河北工程大学 2017(学位年度)
摘要:随着国内大中城市轨道交通建设飞速发展,地下隧道工程已进入高速发展期,我国已成为全球掘进装备需求量最多的国家。国内盾构技术也在不断提升,现有的硬岩掘进机(TBM)已近百台,其中2011年前已有35台,虽数量看似不少,但是大部分TBM已接近服役期限,若直接报废将带来巨大的资源浪费。刀盘处于TBM最前沿,与岩土直接接触,是影响TBM掘进效率最重要的部件。为解决国内大量TBM刀盘未能全寿命使用,以及再制造刀盘损伤机理研究等相关问题。通过阅读国内外文献,本文开展了TBM刀盘结构分析、宏观、微观及多元损伤方向的研究,对于提高已服役刀盘利用率、延长其服役寿命、降低成本具有重要意义。
  本研究主要内容包括:⑴介绍了TBM刀盘结构类型,分析影响刀盘掘进性的主要参数;针对中方五分式TBM刀盘进行关键掘进参数的力学分析;建立典型TBM刀盘三维模型,应用ABAQUS有限元分析得到刀盘易发生损伤缺陷区域;⑵TBM刀盘常见宏观损伤(裂纹、变形、蠕变、焊缝开裂及疲劳损伤)的机理深入研究;针对刀盘单一宏观损伤构建典型刀盘损伤分析模型并推导了刀盘损伤程度计算方法;同时,分析对比了常见的损伤检测方法;⑶研究了细观力学知识、基因理论、金属微观损伤等先进模型,结合刀盘细小裂纹尖端应力分析探讨了TBM刀盘微观损伤相关研究。从细观力学角度,分析GTN本构模型,建立与刀盘损伤研究的联系;通过基因理论将刀盘损伤标记,遗传算法讨论刀盘损伤演变;推导刀盘在循环载荷下微观损伤裂纹萌生和裂纹尖端应力与循环次数的关系式;⑷创造性的提出再制造刀盘多元损伤耦合研究框架;主要从线性耦合和非线性耦合两方面简要分析了典型刀盘损伤耦合的关联影响因素和所涉及的相关模型方法的关系。为下一步再制造刀盘的多元损伤耦合整体模型研究、再制造刀盘剩余寿命预测和刀盘再制造评价做基础。
[硕士论文] 姚明星
机械工程 西南交通大学 2017(学位年度)
摘要:工程机械行业发展前景良好,液压挖掘机作为其主要机种,有着巨大的市场需求。然而其环境不友好的特点,促使挖掘机向着节能环保的方向发展,使得液压挖掘机节能技术成为各大工程机械厂商研究的热点。为提高挖掘机节能效果,论文提出一种采用蓄能器和蓄电池储能的液压挖掘机动臂与转台能量回收系统,实现了动臂下降与回转制动复合动作下的能量回收。对系统进行方案设计、元件选型和参数匹配、模型建立和对比仿真分析、以及参数影响和实验验证等方面的研究。论文主要内容划分如下:
  1.介绍当前液压挖掘机节能相关的研究进展。通过论述并分析挖掘机液压系统、动臂、转台以及多工作装置等方面的节能技术研究现状,得出其中不足,进而确定本课题的研究内容。
  2.对提出的系统进行方案设计。对动臂下降势能回收模块、转台制动能量回收模块以及能量存储与释放模块进行方案设计,遵照总体设计要求,整合各模块方案,设计出电液协调式能量回收系统,完成系统方案设计。
  3.对系统主要元件进行选型及参数匹配。以某型7吨级液压挖掘机为实例,对动臂和转台主要元件、蓄能器、回收马达和发电机的型号及具体参数进行匹配,为接下来的系统节能研究做好准备。
  4.对系统进行仿真研究。建立系统模型并设置各项参数,制定仿真动作和控制策略并仿真,结果表明:参数合理匹配前提下,相比于可回收能量,回转制动综合能量回收率为61.3%,动臂下降综合能量回收率为27.3%;系统总的能量回收率为44.9%,再利用率为47.2%,节能效果良好。在仅改变系统储能元件的前提下,搭建相应的系统模型,对液压式能量回收系统和电力式能量回收系统进行仿真分析,并与原系统进行综合比较。
  5.关键参数对系统节能的影响研究。为指导参数优化,提高系统节能表现,基于仿真分析,研究关键参数与系统回收能量的关系。系统仿真时通过改变蓄能器初始容积和压力、回收马达排量、节流阀的有无及其孔径等关键参数,得出各参数对系统能量回收率的影响。同时为提高系统的控制性能,对动臂下降和回转制动进行了改进。
  6.蓄能器参数对系统节能影响的实验研究。为验证仿真得到的蓄能器关键参数对系统节能效果的影响,设计实验方案,选择实验设备,结合实际情况搭建模拟实验台。模拟实验匹配某型4吨级液压挖掘机回转制动相关参数,分析所得数据,仿真结果得到验证。
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