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装载机仿真结果表明,相比于传统的整数阶控制算法而言,分数阶PI~λD~μ控制算法在控制形式上更为灵活,能取得更好的控制效果。以某型号装载机为试验样车,设计了工作装置电液比例控制系统实验方案,对理论研究、仿真分析所得到的系统模型进行进一步验证。实验结果表明,电液比例控制系统在样车上的实际性能表现和理论分析模型基本符合。实验结果对前文的理论分析有很好的验证作用,说明分数阶PI~λD~μ控制算法在装载机工作装置电液比例系统中有良好的性能表现,为分数阶PI~λD~μ控制算法在其他工程车辆电液比例控制系统中的应用中提供一定工程实际参考价值。轮式装载机行驶路面复杂、工作环境恶劣,在作业过程中驾驶员承受剧烈的振动冲击,长时间的驾驶作业严重影响操作人员的健康;同时,冲击振动也会加快装载机的零部件失效,并且降低其作业效率。
装载机
仅依靠简单的计算和频繁更换弹簧来改善匹配特性,增加了设计成本,因此现阶段对二者匹配特性的研究具有重要意义和实用价值。本文基于校企合作项目“滑移装载机先导阀与多路阀匹配优化”展开研究,以解决某机型存在的实际问题为基础,对先导阀与多路阀组成的控制系统的匹配特性进行了更深入的研究,提出先导阀与多路阀的匹配原则,形成了一套能够普遍适用于先导控制系统的匹配理论,为主机厂在解决类似问题时提供了思路与依据。(1)详细说明先导阀及多路阀的内部结构及工作原理,分别阐述先导阀的压力输出特性及多路阀的流量控制特性并建立相应的数学模型。绘制二者的匹配特性曲线,通过联立方程找到影响两者匹配特性的因素。
装载机作业环境恶劣、作业工况复杂,驾驶员需要通过频繁的换挡操作来完成铲装作业,对驾驶员的驾驶水平是一种严峻的考验。液力变速器的应用不仅增强了装载机的自适应性,而且极大的改善了驾驶员的驾驶操作。因此,液力变矩器在装载机上的应用已成为主流趋势。随着技术的发展,对装载机性能提出了更高的要求。目前,国内装载机普遍存在换挡品质问题,较差的换挡品质不仅会引起换挡冲击,还会增加传动系统的动载荷,加速零件的磨损,降低零件的使用寿命。因此,提高装载机液力变速器换挡品质具有重要的意义。以某型液力变速器为研究对象,对其换挡品质进行仿真并进行了试验验证,本文主要研究内容和结论如下。(1)确定了换挡品质的评价指标为冲击度、滑磨功和换挡时间,并对换挡品质影响因素进行了分析。

对液力变速器结构、换挡传动路线和电液控制系统进行了分析,对平稳结合阀的工作原理进行了研究,并重点分析了液力变速器前进挡与后退挡换挡品质控制策略;建立液力变速器换挡过程等效力学模型,对换挡过程扭矩相与惯性相进行了研究,并分析了换挡各阶段离合器油压对于换挡品质的影响,为换挡品质研究奠定了基础。(2)根据液力变速器电液控制系统原理,利用液压系统仿真软件AMESim建立其电液控制系统模型,便于分析离合器换挡油压与换挡时间;基于液力变速器试验台模型,建立了液力变速器机械传动系统仿真模型,便于分析离合器主、从动片转速及滑磨转矩,计算换挡滑磨功;为保证仿真模型的正确性,对传动效率、转动惯量、摩擦系数等影响参数进行了分析。

装载机

在此基础上,建立液力变速器机电液系统联合仿真模型,为换挡品质仿真做好准备工作。(3)对液力变速器机电液系统联合模型进行换挡品质仿真,分析了离合器换挡油压、换挡时间和动态换挡过程,并计算变速器换挡滑磨功。针对前进挡换挡过程中由于离合器充、泄油重叠时间太短而出现的动力中断问题,提出对电液控制系统进行改进,并对待分离离合器采取延迟换挡动作时刻和延长泄油时间的换挡品质控制策略。仿真结果表明,通过改进电液控制系统并采取一定的换挡品质控制策略可以避免换挡过程中产生动力中断,并减小换挡滑磨功,改善其换挡品质。(4)为了对液力变速器换挡品质进行试验,搭建了液力变速器试验台架,并对试验系统与试验方法进行了研究。在试验台上对变速器换挡油压、换挡时间及换挡滑磨功进行了试验,并与仿真进行对比,发现误差较小,验证了换挡品质仿真的正确性与可靠性,为进一步改善换挡品质提供了试验依据。
由于在试验台上无法测试整机换挡冲击度,为了测试换挡冲击,在试验台上利用动态信号测试分析系统对液力变速器进行了换挡振动试验。分析了换挡过程中变速器三个方向的振动加速度,并以加速度均方根衡量换挡冲击。试验结果验证了换挡品质分析的正确性,同时为换挡品质改善提供了方法。装载机是一种常用的土方铲运机械,因其机动、灵活,且价格低廉在国内矿山、工地等各类工程市场得到广泛应用。可靠、高效、低能耗、舒适等是目前整机技术研究的主要方向。整机可靠性开发是装载机技术提升的一个重要方向。装载机在高沙尘地区作业,因为使用的空气滤清器的滤纸材质差或滤纸损坏未及时更换导致滤清器过滤能力下降或失效,常出现发动机缸内缸套、活塞等零部件早期磨损。


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