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电传动推土机履带-地面接触力学仿真分析

机械设计与制造 2021年第3期 253-257页

作者：杜博锋李伦李济顺陈树声河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室河南洛阳471003 河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 洛阳拖拉机研究所有限公司产品测试验证中心河南洛阳471003

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带式电传动推土机多体动力学模型,通过Ground模块建立地面模型,并对其在干砂路面和黏土路面工况下直线推土作业进行了动力学仿真,研究分析了推土机在不同作业工况下整机... 详细信息

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带式电传动推土机多体动力学模型,通过Ground模块建立地面模型,并对其在干砂路面和黏土路面工况下直线推土作业进行了动力学仿真,研究分析了推土机在不同作业工况下整机的质心、履带接地长度、履带接地比压和滑转率随切土深度的变化规律,以及推土机在推土工况下的负载特性,提出通过对推土机质心的合理布置,能使接地比压均布,从而提高推土机工作稳定性的结论,为电传动推土机的底盘设计和传动系统的优化奠定基础。

关键词： RecurDyn 电传动推土机履带-地面接触力学负载仿真分析

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电传动推土机行走控制系统研究

电传动推土机行走控制系统研究

作者：徐正伟长安大学

学位级别：硕士

本文主要对电传动推土机的行走控制系统进行了研究,通过合理的控制策略,实现了电传动推土机的正常作业行驶。首先,对电传动推土机驱动系统进行分析研究,确定串联式双侧电机独立驱动的推土机结构,并对推土机进行行驶运动学以及动力学分析... 详细信息

本文主要对电传动推土机的行走控制系统进行了研究,通过合理的控制策略,实现了电传动推土机的正常作业行驶。首先,对电传动推土机驱动系统进行分析研究,确定串联式双侧电机独立驱动的推土机结构,并对推土机进行行驶运动学以及动力学分析,最终建立了推土机整车行驶动力学模型;其次,对推土机的行驶控制策略进行研究,采用基于转速调节的控制策略,并对驾驶员的输入信号进行定义与解释,分别采用中心差速以及内侧降速两种不同的转向控制策略,并制定出直驶纠偏控制策略、智能风扇的控制策略、驱动电机的控制策略以及发动机过载的控制策略,绘制了行驶控制策略流程图;第三,应用Matlab/Simulink软件建立推土机行驶控制策略模型,并利用所建模型对推土机的不同作业工况进行仿真分析,结果表明:(1)在输入相同的转向信号时,采用内侧降速式的转向方式得到的转向半径比中心差速式小了1m,当转向信号值为15.3°、10.2°、8.4°时,内侧降速式的外侧驱动电机的输出功率比中心差速式分别降低了5.7%、2.67%、1.75%,内侧驱动电机的输出功率相对降低了4.8%、1.77%、1.5%,从而可以得到独立式转向方式更加适合电传动推土机;(2)对于驱动电机的控制策略可以很好的实现电传动推土机在行驶作业工况下的自动降速,使得推土机工作于额定工况;(3)直驶纠偏的控制策略,实现了对推土机进行直线行驶的纠偏,保证了推土机直驶稳定性。

关键词：电传动推土机行驶控制策略转速调节仿真分析

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电传动推土机永磁同步主驱动发电机优化分析

电传动推土机永磁同步主驱动发电机优化分析

作者：朱德富长安大学

学位级别：硕士

电传动推土机的工作环境复杂多变,机器往往承受非平稳随机载荷,对发电机的输出性能提出了较高要求。本文就如何优化设计适用于电传动推土机的永磁同步发电机展开了如下研究:首先,通过研究电传动推土机的电传动系统整体结构和性能特点,... 详细信息

电传动推土机的工作环境复杂多变,机器往往承受非平稳随机载荷,对发电机的输出性能提出了较高要求。本文就如何优化设计适用于电传动推土机的永磁同步发电机展开了如下研究:首先,通过研究电传动推土机的电传动系统整体结构和性能特点,针对电传动推土机承受非平稳随机载荷的作业特性,分析电传动推土机永磁同步主驱动发电机的性能需求;分析目前永磁同步发电机的稳压调节方法,对发电机电压调整率进行理论分析。其次,从发电机与发动机,发电机与驱动电机的性能参数匹配设计入手,确定本文所设计永磁同步发电机的各项性能指标值;根据发电机性能指标对定子、绕组以及转子主要尺寸进行初步设计;对不同槽数、不同极对数和不同转子磁路结构的发电机进行仿真试验对比分析,确定满足设计目标的电传动推土机永磁同步主驱动发电机初步设计模型。然后,以发电机初步模型为基础,从发电机结构参数对电压调整率影响的理论分析出发,研究不同结构参数对永磁同步发电机输出特性的影响机理,确定不同参数的最佳优化范围;合理选取优化因子,将发电机的电压调整率和输出转矩作为优化目标,建立综合评价指标,设计正交试验对发电机初步模型进行优化分析,得到永磁同步发电机优化模型。最后,通过电磁仿真试验分析得出,与发电机初步模型相比,发电机优化模型电压调整率降低了13.02%,永磁体用量减少了11.32%,发电机高效区间得到了优化且各项性能指标满足设计要求。搭建发电机实物模型,进一步验证了本文设计发电机优化模型的合理性。

关键词：电传动推土机永磁发电机电压调整率优化分析

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电传动推土机永磁同步电机特性分析

电传动推土机永磁同步电机特性分析

作者：何少杰长安大学

学位级别：硕士

随着电传动技术在工程机械上的应用发展,永磁同步电机在电传动工程机械上开始普及。由于当下应用广泛的永磁同步电机多用于乘用车和商用车,车辆对电机输出特性的需求与工程机械有着较大的差异。针对这一问题,本文以电传动推土机为研究对... 详细信息

随着电传动技术在工程机械上的应用发展,永磁同步电机在电传动工程机械上开始普及。由于当下应用广泛的永磁同步电机多用于乘用车和商用车,车辆对电机输出特性的需求与工程机械有着较大的差异。针对这一问题,本文以电传动推土机为研究对象,以优化完善永磁同步电机在电传动推土机上的应用为目的,进行了如下研究:首先,从电传动推土机电驱动系统结构与工作特性分析出发,深入研究其动力学特性并建立了动力学模型,确定整车性能指标需求;在对比分析传统发动机与驱动电机输出特性的基础上,以电传动推土机永磁同步电动机性能参数选择对整车动力性能的影响为切入点,阐述了电机性能参数匹配设计的重要性;建立性能参数匹配约束模型,设计了柴油机与永磁同步发电机的匹配、柴电系统与驱动电机匹配以及驱动电机与外负载的匹配方法。其次,根据所匹配的驱动电机性能参数进行电机定转子结构的初步设计,提出了增大电机转矩密度、提高效率且电机高效区覆盖中低速区域、减少永磁体用量的优化设计目标;研究永磁同步电动机工作原理,建立交直轴下电机稳态数学模型,得到了在输入不变的条件下交直轴电感差值越大,电机输出转矩与效率越高,高效区向中低速区域覆盖越多的结论;理论分析磁障厚度、磁障层数、外层隔磁桥厚度、永磁体间隔磁桥厚度、气隙长度对交直轴电感差值大小影响机理并仿真验证,确定各结构参数最优的取值区间,设计综合优化正交试验进行驱动电机优化设计,得到电机最终结构建立Maxwell2D电机模型并进行特性仿真分析。最后,基于AMEsim建立电传动推土机模型,进行作业工况仿真分析验证永磁同步电机性能参数匹配设计以及驱动电机优化设计结果的优劣。研究结果表明,增大电机交直轴电感差值,能明显改善电传动推土机驱动电机输出特性;在额定工况下对比初步设计驱动电机结构,优化设计后的电机交直轴电感差值增加50.7%,输出转矩提高6.1%,永磁体用量减少25.7%,效率有所提高且向中低速区域扩大,98.6%高效区覆盖区域最低转速为1500r/min;电传动推土机在铲运土工况下驱动电机稳定工作在98.2%到98.6%高效区域内,在回驶工况下仍有进一步优化空间。

关键词：电传动推土机参数匹配驱动电机优化设计

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电传动推土机曲线作业的控制仿真研究

工程机械 2012年第8期43卷 10-14+111页

作者：石松山李涛孔德文山推工程机械股份有限公司吉林大学

电传动推土机采用差速转向系统驱动的总体结构形式。在建立电传动推土机后功率链各个部分仿真模型的基础上,提出了基于调节驱动电机和液压马达转速的控制方案,完成了推土机曲线作业控制策略的制定和整体模型的建立,并利用动态系统仿真软... 详细信息

电传动推土机采用差速转向系统驱动的总体结构形式。在建立电传动推土机后功率链各个部分仿真模型的基础上,提出了基于调节驱动电机和液压马达转速的控制方案,完成了推土机曲线作业控制策略的制定和整体模型的建立,并利用动态系统仿真软件MATLAB/Simulink进行仿真分析,验证了整体模型和控制方案的正确性。

关键词：电传动推土机差速转向系统控制方案曲线作业仿真

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电传动推土机热管理系统CFD仿真分析

农业装备与车辆工程 2022年第7期60卷 6-9页

作者：梅娜纪嘉树李嘉颀陈皓闫伟山东大学能源与动力工程学院山东省济南市250011 中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司天津市300300

为保证电传动推土机安全高效运行,提高能量利用率,结合各零部件基本参数及试验数据对电传动推土机热管理系统进行建模。在KULI软件中搭建电传动推土机热管理系统一维CFD模型,依据仿真分析确定动力系统的布置形式,实现其正向设计过程。... 详细信息

为保证电传动推土机安全高效运行,提高能量利用率,结合各零部件基本参数及试验数据对电传动推土机热管理系统进行建模。在KULI软件中搭建电传动推土机热管理系统一维CFD模型,依据仿真分析确定动力系统的布置形式,实现其正向设计过程。校核了高温工况下电传动推土机热管理系统的有效性和适用性,依据仿真结果提出热管理系统的改进方案。

关键词：电传动推土机电机热管理一维仿真节能

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电传动推土机动力学控制及仿真研究

电传动推土机动力学控制及仿真研究

作者：李涛吉林大学

学位级别：硕士

履带式推土机是工程机械的一个主要机种，它的工作环境复杂多变，工作场地条件恶劣，在作业过程中所受到的外界负载会发生剧烈变化。针对复杂多变的工作条件，传统推土机的自适应性较差、工作效率较低。随着电传动技术的发展，传统推土... 详细信息

履带式推土机是工程机械的一个主要机种，它的工作环境复杂多变，工作场地条件恶劣，在作业过程中所受到的外界负载会发生剧烈变化。针对复杂多变的工作条件，传统推土机的自适应性较差、工作效率较低。随着电传动技术的发展，传统推土机的动力传动系和控制方法已不能完全适应新的设计需要。电传动推土机已成为推土机发展的一种趋势，由于与传统推土机完全不同的能量传递和结构形式，对电传动推土机的动力学控制也提出了更高的要求。如何对驾驶员的操作、驱动执行机构、传动系进行协调控制将成为电传动推土机研发中的关键问题。因此，对电传动推土机动力学的控制仿真研究变得十分必要。本文从电传动推土机动力学控制的实际应用角度出发，对电传动推土机的总体结构、控制方案、控制策略、建模与仿真进行深入的研究。主要工作及结论如下： 1.结构选型与动力学分析对电传动推土机的电传动系统进行总体结构的研究，确定电传动推土机的总体结构为串联式“直驶电机与转向液压马达”结构。另外，根据电传动推土机的行驶特点，分析推土机直驶状态、空载转向状态、带载转向状态下的受力，并对受力状态作出统一描述，最终建立推土机的动力学模型。 2.动力学控制方案与控制策略的研究提出基于转速调节和转矩转速调节的动力学控制方案，其中转速调节采用PID控制算法。然后分别定义两种控制方案的驾驶员输出信号、反馈量和控制目标量，完成两种控制方案的动力学控制策略，并用Simulink/Stateflow有限状态机工具箱对不同的控制策略进行逻辑建模。 3.电传动推土机驱动系统模型的建立利用Simulink中的Look-Up Table模块对电机的外特性曲线建模，并分别建立转速调节和转矩调节的电机控制器的仿真模型;差速转向系统的转向部分采用变量泵—定量马达闭式系统来驱动，根据变量泵—定量马达系统的数学描述，建立了泵控马达系统转速调节的仿真模型;根据差速转向系统的参数信息在Simulink中利用SimDriveline工具箱建立其仿真模型;最后结合推土机的动力学模型分别完成了转速调节与转矩转速调节的电传动推土机驱动系统整体建模。 4.动力学控制的仿真与分析给出仿真参数并在Simulink中定义全局变量。根据推土机的工作特点，设定几个典型工况。针对转速调节驱动系统模型的仿真分析，得到的动力学控制策略可以最大程度的解释驾驶员的操作意图，整体控制效果良好，验证了动力学控制策略和仿真模型的准确性。由于推土机受到的负载呈现大范围、非线性变化，需要针对每种工况单独对PID参数整定。通过对转矩转速调节的驱动系统模型的仿真分析可以得到，电机转矩控制与泵控马达的转速控制的相互配合，同样可以实现驾驶员的操作意图。最后对两种控制方案进行比较并分析方案的可行性，得出转速调节的控制方案更适合于电传动推土机的实际应用。

关键词：电传动推土机动力学控制方案控制策略仿真研究

电传动推土机动力传动系统性能参数匹配方法研究

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工程机械 2022年第4期53卷 17-22+8页

作者：肖巍马鹏宇何少杰三一集团长安大学高速公路施工机械陕西省重点实验室

在传统推土机性能参数匹配方法的基础上，结合电传动推土机动力源和牵引电机的特性，探讨发动机与永磁同步发电机、柴电系统与牵引电机，以及牵引电机与外载荷的参数匹配方法。提出以角功率为核心的计算方法对牵引电机相关参数进行匹配... 详细信息

在传统推土机性能参数匹配方法的基础上，结合电传动推土机动力源和牵引电机的特性，探讨发动机与永磁同步发电机、柴电系统与牵引电机，以及牵引电机与外载荷的参数匹配方法。提出以角功率为核心的计算方法对牵引电机相关参数进行匹配计算，并搭建AMESim系统仿真模型，对采用该方法进行参数匹配后的整机工况做仿真分析。研究结果表明:采用以角功率为核心的计算方法确定参数的电动推土机，铲运土工况下牵引电机工作点集中分布在98.2%～98.6%高效区域内，回驶工况下牵引电机运行效率在89%～95%之间，参数匹配设计结果合理。

关键词：电传动推土机牵引电机角功率参数匹配

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一种电传动推土机动力转向驱动桥优化分析

一种电传动推土机动力转向驱动桥优化分析

作者：许自强长安大学

学位级别：硕士

本文以110马力电传动双履带推土机为研究对象,以优化完善动力转向驱动桥为研究目的,进行了以下的研究:首先,从双履带推土机的工作特点和整机结构出发,对动力转向驱动桥的结构进行选型与分析,并结合推土机工作特点,确定电传动推土机的主... 详细信息

本文以110马力电传动双履带推土机为研究对象,以优化完善动力转向驱动桥为研究目的,进行了以下的研究:首先,从双履带推土机的工作特点和整机结构出发,对动力转向驱动桥的结构进行选型与分析,并结合推土机工作特点,确定电传动推土机的主要性能参数。其次,以推土机的动力性能需求为切入点,在满足系统性能参数匹配的基础上,对适用于110马力电传动双履带推土机的双功率流驱动桥进行了优化设计。在结构优化上,通过Soild Works软件对驱动桥进行三维建模,并利用Ansys对空载原地转向和最低速度满载作业转向等工况对驱动桥薄弱环节进行强度校核,优化了结构参数,以确保电传动推土机动力转向驱动桥能够可靠运行。在牵引电机的优化上,根据所匹配的牵引电机参数,优化了永磁同步磁阻辅助牵引电机的设计,对永磁体的磁化方向长度、各层磁障中心距和永磁体宽度等参数进行仿真分析。最终,通过优化设计,在确保牵引电机性能的前提下,减少永磁体的用量;并通过AMEsim对电传动推土机进行建模,以验证不同工况下的作业效率。通过研究分析可知,该动力转向驱动桥具有稳定运行和连续转向等优点。优化后的电机在保证电传动推土机性能要求的前提下,永磁体用量减少23.36%,进一步扩大高效区的范围;并且可以高效应对推土机的各种工况,牵引电机的效率均在95%以上。

关键词：电传动推土机驱动桥永磁同步电机优化分析