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电动轮矿用自卸车转向系统仿真研究

电动轮矿用自卸车转向系统仿真研究

作者：刘坚雄华南理工大学

学位级别：硕士

随着大型露天矿山建设的高速发展，重型电动轮矿用自卸车已成为主要运输工具，其载重吨位大，运行道路坡路多、转弯多、路况差，运行速度低，工作环境比较恶劣，对转向系统提出了较高的要求。研究重型电动轮矿用自卸车转向系统的运动学... 详细信息

随着大型露天矿山建设的高速发展，重型电动轮矿用自卸车已成为主要运输工具，其载重吨位大，运行道路坡路多、转弯多、路况差，运行速度低，工作环境比较恶劣，对转向系统提出了较高的要求。研究重型电动轮矿用自卸车转向系统的运动学和动力学特性，不仅可以分析其转向性能，验证原有样车转向性能的优劣，而且可以为转向系统的设计提供理论依据，同时可以提高生产效率和经济效益，因此具有重要的理论意义和应用价值。本文在对某公司220吨电动轮矿用自卸车转向系统总体设计方案分析的基础上，重点匹配计算转向系统液压元件和转向机构参数，并计算分析前后油气悬架的刚度和阻尼特性;分别在AMESim和ADAMS软件中建立转向液压控制模型和机械模型，并以ADAMS为主要仿真软件，建立转向系统机液联合仿真模型;为了解决转向系统空间运动的关键要点，建立转向机构空间运动的数学模型并进行运动学仿真分析，分析转向过程内外轮转角匹配关系、转向油缸位移特性和转向力臂变化规律等，同时对转向机构分别利用MATLAB和ADAMS进行优化设计;最后建立四轮二自由度转向系统动力学数学模型，进行220吨电动轮矿用自卸车稳态转向特性研究，根据矿区的实际使用环境，进行相关典型工况的动力学仿真计算，分析转向油缸和转向横拉杆的受力情况。运动学和动力学仿真结果表明220吨电动轮矿用自卸车内外轮转角具有合理的匹配关系，能够减少轮胎磨损，而且具有不足转向特性，操纵稳定性较好，为220吨电动轮矿用自卸车转向系统设计提供了理论依据。

关键词：电动轮矿用自卸车转向系统联合仿真运动学动力学

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特大型电动轮矿用自卸车联合制动特性研究

广西大学学报（自然科学版） 2012年第2期37卷 252-258页

作者：罗春雷钟锡继吴伟传中南大学机电工程学院湖南长沙410083 长沙市湖昆工程机械有限公司湖南长沙410004

为了研究特大型电动轮矿用自卸车下坡联合制动时的制动特性,分析联合制动时电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器制动功率的分配,以湘电重装满载整车重量达520 t的自卸车为研究对象,建立了自卸车电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器... 详细信息

为了研究特大型电动轮矿用自卸车下坡联合制动时的制动特性,分析联合制动时电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器制动功率的分配,以湘电重装满载整车重量达520 t的自卸车为研究对象,建立了自卸车电阻栅能耗制动及液压多片湿盘式制动器联合制动系统动力学模型,利用Mtlab/simulink对该自卸车在不同下坡坡道上的紧急联合制动进行了数值分析计算,获得制动特性曲线。结果表明:初速度为30 km/h时,在不高于10%的坡度下紧急制动距离不超过21 m;平均比制动力在不同坡道基本保持不变,最高值为0.35左右;后轮比制动力大于前轮比制动力,侧滑、跑偏的可能性大于转向失控的可能性;当满载重心向后轴移动时,平均比制动力保持不变,前后轮比制动力差距减小,可有效利用地面粘着力;电阻栅能耗制动与液压多片湿盘式制动器的平均制动功率之比约为2∶3。研究表明该联合制动系统可有效减轻主制动器负荷,提高制动效能,延长主制动器使用寿命。

关键词：电阻栅能耗制动液压多片湿盘式制动器联合制动制动特性电动轮矿用自卸车

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电动轮矿用自卸车节能技术应用探讨

电气牵引 2016年第1期 26-29页

作者：朱产辉杨智夏云清湘潭电机股份有限公司湖南湘潭411101

本文通过对矿用电动轮自卸车目前所采用的架线辅助双动力优化、发动机控制和纯电动这三种节能技术的分析，发现其具有许多不足之处。为了克服目前电动轮自卸车节能技术的不足，提出了混合动力的方式。并探讨混合动力车载储能方案，提出... 详细信息

本文通过对矿用电动轮自卸车目前所采用的架线辅助双动力优化、发动机控制和纯电动这三种节能技术的分析，发现其具有许多不足之处。为了克服目前电动轮自卸车节能技术的不足，提出了混合动力的方式。并探讨混合动力车载储能方案，提出了采用超级电容组加锂电池混合动力方案。

关键词：电动轮矿用自卸车节能技术混合动力

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电动轮矿用自卸车机电联合制动系统设计研究

煤矿机械 2015年第8期36卷 64-68页

作者：胡兴志华北科技学院机电工程学院北京101601

通过对异步牵引电机固有回馈制动特性的分析,针对电动轮矿用自卸车制动工况的特点,提出了一种机电联合制动控制系统,设计了该系统的程序控制流程图,并对系统的回馈制动功率流进行了分析,结果表明该系统提高了整车制动系统的可靠性和工... 详细信息

通过对异步牵引电机固有回馈制动特性的分析,针对电动轮矿用自卸车制动工况的特点,提出了一种机电联合制动控制系统,设计了该系统的程序控制流程图,并对系统的回馈制动功率流进行了分析,结果表明该系统提高了整车制动系统的可靠性和工作效率,为实车设计提供了理论依据和方法参考。

关键词：电动轮矿用自卸车异步电机机电联合回馈制动

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大型电动轮矿用自卸车关节轴承的有限元分析

轴承 2012年第11期 10-13页

作者：董志明丁浩然潘艳君李显武内蒙古北方重型汽车股份有限公司技术中心内蒙古包头014030 内蒙古包头北方专用机械有限责任公司技术部内蒙古包头014033

介绍了大型电动轮矿用自卸车后悬架的结构及工作原理,并对车架和驱动桥间关节轴承在各工况下的受力进行了分析,对矿用自卸车前进时,车架和驱动桥间关节轴承进行了有限元分析。通过分析结果可以准确掌握关节轴承内、外圈之间的接触应力... 详细信息

介绍了大型电动轮矿用自卸车后悬架的结构及工作原理,并对车架和驱动桥间关节轴承在各工况下的受力进行了分析,对矿用自卸车前进时,车架和驱动桥间关节轴承进行了有限元分析。通过分析结果可以准确掌握关节轴承内、外圈之间的接触应力、接触区域和摩擦应力,可以指导关节轴承的设计、选材及热处理。

关键词：关节轴承电动轮矿用自卸车有限元分析

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电动轮矿用自卸车动力系统扭转振动建模分析

矿山机械 2015年第8期43卷 45-49页

作者：解继红杜勇晋中学院机械学院山西晋中030619 山西农业大学工学院山西太谷030801

针对电动轮矿用自卸车发动机和发电机轴系扭转振动的求解问题,首先,利用集总参数模型法建立了系统轴系扭转振动的动力学模型,分析激励力对轴系的影响,并获得系统振动的运动微分方程,方程体现了轴系系统结构参数、电磁参数与动态性能的... 详细信息

针对电动轮矿用自卸车发动机和发电机轴系扭转振动的求解问题,首先,利用集总参数模型法建立了系统轴系扭转振动的动力学模型,分析激励力对轴系的影响,并获得系统振动的运动微分方程,方程体现了轴系系统结构参数、电磁参数与动态性能的关系。然后,采用多尺度法分析系统运动微分方程的多种共振条件,并求得一次近似解。理论分析、仿真计算和试验测试结果具有一致性,证明了扭转振动模型及分析计算的正确性和可靠性,对进一步研究减振降噪具有一定的指导意义。

关键词：电动轮矿用自卸车动力系统扭转振动数学模型

基于AMESim的电动轮矿用自卸车发动机扭转振动分析

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矿山机械 2015年第8期43卷 35-40页

作者：冯新伟辽宁水利职业学院辽宁沈阳110122

电动轮矿用自卸车的发动机-发电机系统在高速旋转过程中,会出现瞬时转速起伏,形成往复扭转振动,影响装置工作稳定性和可靠性。结合自卸车的工作特点,采用集总质量法对系统轴系进行扭转振动特性分析,研究发动机缸内气体压力、曲柄连杆往... 详细信息

电动轮矿用自卸车的发动机-发电机系统在高速旋转过程中,会出现瞬时转速起伏,形成往复扭转振动,影响装置工作稳定性和可靠性。结合自卸车的工作特点,采用集总质量法对系统轴系进行扭转振动特性分析,研究发动机缸内气体压力、曲柄连杆往复惯性力和发电机电磁转矩等激励力对轴系的影响,并且基于AMESim搭建系统的扭转振动模型,获取系统扭转振动特性。结果表明,所采用的分析方法和获得的研究结果为此类研究提供了理论依据。

关键词：电动轮矿用自卸车发动机发电机扭转振动 AMESim

基于Simulink电动轮矿用自卸车电机驱动控制系统建模仿真

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煤矿机械 2015年第9期36卷 101-104页

作者：胡兴志罗建国李学哲于润祥宫新勇华北科技学院机电工程学院北京101601

电机驱动系统是电动轮矿用自卸车的核心部分,而交流异步电机在驱动系统中占主导地位,研究开发先进的异步电机驱动控制系统能够有效提高矿用自卸车动力经济性和安全可靠性。对电动轮矿用自卸车电驱动系统结构进行分析,编写牵引特性计算... 详细信息

电机驱动系统是电动轮矿用自卸车的核心部分,而交流异步电机在驱动系统中占主导地位,研究开发先进的异步电机驱动控制系统能够有效提高矿用自卸车动力经济性和安全可靠性。对电动轮矿用自卸车电驱动系统结构进行分析,编写牵引特性计算程序从而为异步电机提供数学模型,基于Simulink环境下对异步电机进行建模,分析了电流、磁链和转矩;同时在Simulink环境下对矿用自卸车电驱动异步电机转子磁场定向矢量控制算法(IFOC)和直接转矩控制算法(DTC)进行了建模仿真与比较分析,结果表明研究结果为此类研究提供理论依据和方法支持,可以应用于设计生产。

关键词：电动轮矿用自卸车电机驱动控制系统异步电机 Simulink

电动轮用SRM新型功率变换器设计及优化控制研究

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电动轮用SRM新型功率变换器设计及优化控制研究

作者：王力雄湘潭大学

学位级别：硕士

开关磁阻电机是一种极具竞争力的电机,具备一系列优点:高启动转矩、不对称半桥功率变换器结构可靠性很高、具备频繁重载启动的牵引特性,因此能满足电动轮矿用自卸车多种行驶工况需求。针对开关磁阻电机未在自卸车上未被大量应用的事实,... 详细信息

开关磁阻电机是一种极具竞争力的电机,具备一系列优点:高启动转矩、不对称半桥功率变换器结构可靠性很高、具备频繁重载启动的牵引特性,因此能满足电动轮矿用自卸车多种行驶工况需求。针对开关磁阻电机未在自卸车上未被大量应用的事实,本文对开关磁阻电机驱动系统在电动轮矿用自卸车中的应用进行了研究,对其功率变换器结构、智能优化控制等技术问题进行了深入分析和系统研究。（1）阐述了矿用自卸车用开关磁阻电机系统的结构构成以及相关控制策略首先分析开关磁阻电机的运行原理,分析推导得到其电压方程、机械运动方程、电磁转矩方程、机电转换（磁共能）方程,建立开关磁阻电机的准线性数学模型,基于其运行特性,对比电流斩波控制、电压PWM控制、角度位置控制等基本控制策略的特点应用场合,确定本文研究的侧重点。（2）提出了一种模块化、简洁的三端口新型功率变换器根据开关磁阻电机功率变换器原理,提出一种新型功率变换器,并分析了功率变换器和开关磁阻电机、储能系统、发电机之间的能量流动,然后基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建矿用自卸车开关磁阻电机驱动系统模型,分析对比新型功率变换器和传统半桥功率变换器的区别,并重点对换向区电流电压进行了相关分析。最后使用ADVISOR软件平台搭建矿用自卸车开关磁阻电机驱动控制系统整车模型,并分别设置了UDDS、NEDC、1015三种工况环境,对比分析了传统矿用自卸车和具备新型开关磁阻电机功率变换器的新型矿用自卸车的燃料消耗和储能系统SOC（State of Charge）变化值。从仿真对比实验中可以看出本文提出的新型功率变换器可以实现灵活的能量流控制,缩短电机换向区的系统响应时间,提高制动能量回收利用率,并且有效降低燃料消耗。（3）提出一种基于FA-PID（Firefly Algorithm-PID）控制参数自整定的开关磁阻电机DITC控制策略。由于矿山自卸车实际运载路况复杂多样,因此要求驱动电机具备较好的抗干扰和防抖动能力,本文在直接瞬时转矩控制的基础上加入萤火虫算法PID控制器,针对开关磁阻电机速度外环PID系数难以整定的问题,将FA-PID控制器和开关磁阻DITC系统相结合,基于MATLAB/Simulink平台搭建其仿真模型,进行相关200rpm以及1500rpm速度响应实验以及转矩脉动测试实验。与传统方法比较,仿真实验证明:基于FA-PID控制器参数自整定算法和传统方法相比可以在外界扰动和负载突变工况下快速得到动态自适应的PID系数,加快响应速度,缩短反应时间,降低抖动。（4）设计了矿用自卸车用开关磁阻电机实验平台。理论与实际相结合,根据实验室现有资源,设计软件模块与硬件模块电路,并搭建3k W开关磁阻电机实物仿真台架,设计了DSP电源电路,功率变换器主电路,电压、电流和位置等信号采样电路,通讯电路等,搭建以TMS320F28335DSP芯片为核心主控制器的矿用自卸车用开关磁阻电机驱动系统样机实验平台,台架试验结果验证本文所设计三端口功率变换器的可行性和DITC控制策略的有效性。

关键词：电动轮矿用自卸车开关磁阻电机转矩脉动直接瞬时转矩控制功率变换器萤火虫算法