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  自动装载搅拌车的发展


  随着我国城市化进程和大型基础设施的建设高潮告一段落,国内城市建设进入“精雕细琢”的维护期。于此同时,中国农业已经进入新的转型期,为了适应大型机械化田间作业要求,各级政府也在不断加大对农田道路基础设施改造的投入。当前工程机械市场迫切需要一种具有自动化程度高,轻巧灵便、能够单独完成混凝土整个生产流程和短途运输等功能的小型混凝土生产机械。自动装载搅拌车的出现满足以上条件,顺应了市场要求。
自动装载搅拌车的发展

  对于生产企业而言,就迫切需要对这种新型的小型工程机械的深入研究,并以其成果作为企业优化改进的理论依据。本文结合校企合作项目“自动装载移动式混凝土搅拌站整机开发”,旨在从整机视角出发,对自动装载搅拌车行走驱动系统各个环节进行研究,以理论分析、仿真探索、实验研究三者相结合为手段,为进一步改善优化自动装载搅拌车的行走驱动系统工作性能和新产品的开发提供理论支持。


  在广泛而深入的文献阅读的基础上,综述国内外关于轮式车辆行走系统研究和当前液压系统的关键技术的发展现状,分析现有研究存在的不足;选择自动装载搅拌车行走系统动态特性作为本文研究方向,综合考虑项目平台的研究条件,确定了以下研究内容:
自动装载搅拌车的发展

  以自动装载搅拌车样机为研究对象,全面介绍了搅拌车行走驱动系统设计方案。详细分析其行走驱动系统组成与工作原理。深入研究行走变量泵速度敏感控制基本原理和实现方式。并把恒功率与转速敏感控制的优点进行融合,综合归纳出一套合理的控制策略。 以轮胎-地面力学为根据,采用轮胎剪切应力-位移理论建模,建立典型工况下自动装载搅拌车的运动学和动力学理论模型。并以理论模型为依据对行走系统典型工况进行分析。分析表明车辆的前后桥驱动扭矩分配与车辆的重心位置有关。两轮转向过程中车辆前后桥的驱动扭矩比值随着转向半径减小而减小,最终在前桥车轮只提供行驶阻力,并形成“寄生扭矩”。


  利用 AMESim 对行走驱动系统液压部分进行建模。利用 Motion 仿真平台对行走驱动系统多体动力学、轮胎、地面负载环境建立仿真模型。对两者进行 II 1D+3D 多物理场仿真。通过对仿真结果分析与对比,对理论分析部分进行全面验证。建立不同重心位置的仿真模型,对不同重心位置进行对比研究。发现直线行驶过程中前后桥的扭矩比值随着车辆前后桥的纵向重心比的增大而增大。两轮转向过程中车辆前后桥的驱动扭矩比值随着转向半径减小而减小。 以现有的自动装载搅拌车为实验样机,以理论和仿真分析为方向,制定样车行走驱动系统性能测试方案。通过分析实验曲线,对比实验数据与仿真结果,检验理论分析与模拟仿真的正确性与合理性。并为样车性能优化与新产品开发奠定一定的基础。
自动装载搅拌车的发展

  自动装载搅拌车具有自动化程度高、搅拌质量好、生产效率高、低能耗等优点,特别适合公路铁路隧道、乡镇及新农村建设、广大农村民用建设等空间狭窄、混凝土单次使用量小的工程施工项目,市场潜力巨大[。 类似自动装载搅拌车的产品最早出现在国外欧美市场。在 2008 年前后被国内企业引进。现在国内市场方兴未艾,随着客户对于自动装载搅拌车诸多优点的认识不断加深,国内市场迅速扩大。由于我国对此认识较晚,研究技术水平和生产经验都有所不足。因此国内外市场上自动装载搅拌车产品还是以国外产品为主流。只有提高国产机型的性能,降低成本才能增强国产机型的市场竞争力。


  目前,国内工程机械厂家基本采用传统设计方法对自动装载搅拌车进行设计。在设计过程中采用静态参数为设计指标,忽视了整车的动态特性,造成了设计的不合理。自动装载搅拌车是集成诸多功能于一身,因此采用整车设计的视角对自动装载搅拌车主要系统进行动态特性的研究就非常必要。行走系统作为自动装载搅拌车的核心系统之一,在工作中与搅拌系统、转向系统和制动系统等存在着多方面的耦合关系。其设计是否合理直接影响到整机的性能。而行走系统中又涉及到驱动力在各个部件之间传输,从发动机到液压系统、机械系统、最后经过轮胎到达地面,特别是轮胎与地面的复杂力学关系。传统设计方法在设计过程中涉及到多物理场的作用都采用等效代替方法来研究,从而使行走系统的负载失去了准确性造成系统设计的不合理,影响了整车的性能。对于自动装载搅拌车的行走系统设计开发与优化必须突破以上的局限性。


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