吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (6): 1762-1769.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180654

• • 上一篇    下一篇

铰接式装载机倾翻预警方法

贾拓1(),赵丁选2(),崔玉鑫1   

  1. 1. 吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022
    2. 燕山大学 机械工程学院,河北 秦皇岛 066004
  • 收稿日期:2018-06-21 出版日期:2018-11-20 发布日期:2018-12-11
  • 作者简介:贾拓(1988-),男,博士研究生.研究方向:复杂机械系统动力学及仿真,工程机器人.
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2016YFC0802900)

Method of rollover pre-warning for articulated loader

JIA Tuo1(),ZHAO Ding-xuan2(),CUI Yu-xin1   

  1. 1. College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China
    2. College of Mechanical Engineering, Yanshan University,Qinhuangdao 066004, China
  • Received:2018-06-21 Online:2018-11-20 Published:2018-12-11

摘要:

首先,测量装载机的转向角、动臂升角、铲斗转角及动臂油缸压强,采用一套多体动力学算法,计算出稳定区域图,该图是一张以极坐标表示装载机沿不同方向倾翻角度的封闭图形。然后,用陀螺仪测量装载机所处的坡度及其相对坡度的朝向角,并在稳定区域图中画出其稳定状态点,通过比较该状态点是否接近稳定区域图的边界来实现预警。最后,通过模型试验验证了该稳定区域图计算的准确性及预警方案的可行性。

关键词: 机械工程, 轮式装载机, 稳定性, 倾翻预警, 多体动力学

Abstract:

A rollover prewarning method for articulate loader is proposed. Firstly, the steering angle, boom lift angle, bucket rotation angle and boom cylinder pressure are measured. Second, with these information and using multi-body dynamics algorithm, the stability diagram is calculated, which is an enclosed plot in polar coordinates to show the rollover angles in different directions. Third, according to the slope angle and the relative orientation of the loader toward slop measured by gyroscope, the state point of loader stability is determined in the stability diagram. Finally, early warning is achieved by judging if the state point is close to the boundary of the stability diagram. The accuracy of stability diagram and the feasibility of early warning method are verified by the model experiments.

Key words: mechanical engineering, wheel loader, stability, rollover prewarning, multibody dynamics

中图分类号: 

  • TH113

图1

装载机及轮胎简化模型"

图2

工作装置简图"

图3

轮胎位移示意图"

图4

坡度角和朝向角计算简图"

图5

IMU440CA-200陀螺仪"

图6

装载机模型图"

图7

理论计算与试验结果的对比"

[1] 刘刚, 张子达 . 铰接式车辆行驶稳定性的理论分析与数值计算[J]. 吉林大学学报:工学版, 2004,34(3):367-372.
Liu Gang, Zhang Zi-da . Theoretical analysis and numerical calculation for driving stability of articulated-frame vehicles[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2004,34(3):367-372.
[2] 叶盛, 贾会星 . 关于铰接式转向车辆侧翻过程的探讨[C]//福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集. 厦门: 2005: 312-316.
[3] 田晋跃, 贾会星 . 铰接车辆侧倾过程动态仿真[J]. 农业机械学报, 2006,37(7):26-29.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1298.2006.07.007
4 Tian Jin-yue, Jia Hui-xing . Dynamic simulation of the overturning of articulated vehicles[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2006,37(7):26-29.
doi: 10.1016/S1872-2040(06)60039-X
[4] 田晋跃, 张克庭, 贾会星 . 铰接式非公路车辆侧倾过程动态仿真[J]. 中国工程机械学报, 2005,3(3):257-282.
Tian Jin-yue, Zhang Ke-ting, Jia Hui-xing . Dynamic simulation of the roll on articulated off-road vehicles[J]. Chinese Journal of Construction Machinery, 2005,3(3):257-282.
[5] 汪建春, 刘旺 . 铰接式车辆对扰动的瞬态和稳态响应(上)[J]. 矿山机械, 2008,36(9):26-29.
Wang Jian-chun, Liu Wang . Transient and steady responses of articulated vehicles to disturbance moment (I)[J]. Mining & Processing Equipment, 2008,36(9):26-29.
[6] 汪建春, 刘旺 . 铰接式车辆对扰动的瞬态和稳态响应(下)[J]. 矿山机械, 2008,36(11):35-39.
Wang Jian-chun, Liu Wang . Transient and steady responses of articulated vehicles to disturbance moment (II)[J]. Mining & Processing Equipment, 2008,36(11):35-39.
[7] 姚宗伟 . 铰接转向工程车辆侧倾稳定性研究[D]. 长春:吉林大学机械科学与工程学院, 2013.
Yao Zong-wei . Study on the rollover stability of articulated steer engineering vehicle[D]. Changchun:College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, 2013.
[8] 张涛 . 铰接式车辆转向稳定性特性分析[D]. 太原:太原科技大学机械工程学院, 2014.
Zhang Tao . Analysis of steering stability characteristics of articulated vehicles[D]. Taiyuan:College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, 2014.
[9] 张玉新 . 铰接式工程车辆倾翻稳定性与防倾翻预警策略研究[D]. 长春:吉林大学机械科学与工程学院, 2012.
Zhang Yu-xin . Research on articulated engineering vehicles overturning stability and anti-roll warning strategy[D]. Changchun:College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, 2012.
[1] 臧鹏飞,王哲,高洋,孙晨乐. 直线电机/发动机系统稳态运行综合控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 798-804.
[2] 于树友,谭雷,王伍洋,陈虹. 基于三步法的汽车主动四轮转向控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 934-942.
[3] 董伟,宋佰达,邱立涛,孙昊天,孙平,蒲超杰. 直喷汽油机暖机过程中两次喷射比例对燃烧和排放的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1755-1761.
[4] 金立生, 谢宪毅, 高琳琳, 郭柏苍. 基于二次规划的分布式电动汽车稳定性控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1349-1359.
[5] 林学东, 江涛, 许涛, 李德刚, 郭亮. 高压共轨柴油机起动工况高压泵控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1436-1443.
[6] 臧鹏飞, 王哲, 孙晨乐, 林炼炼. 直线增程器稳态运行换气过程[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1455-1465.
[7] 李志军, 汪昊, 何丽, 曹丽娟, 张玉池, 赵新顺. 催化型微粒捕集器碳烟分布及其影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1466-1474.
[8] 秦静, 徐鹤, 裴毅强, 左子农, 卢莉莉. 初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1475-1482.
[9] 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562.
[10] 宫洵, 蒋冰晶, 胡云峰, 曲婷, 陈虹. 柴油机主-从双微元Urea-SCR系统非线性状态观测器设计与分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1055-1062.
[11] 陈东辉, 吕建华, 龙刚, 张宇晨, 常志勇. 基于ADAMS的半悬挂式农业机组静侧翻稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1176-1183.
[12] 钟兵, 洪伟, 金兆辉, 苏岩, 解方喜, 张富伟. 进气门早关液压可变气门机构运动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 727-734.
[13] 席雷, 徐亮, 高建民, 赵振, 王明森. 厚壁矩形带肋通道内蒸汽流动及传热特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 752-759.
[14] 许秀军, 李震, 王立权, 张同喜. 海流边界下初始铺管作业建模及半物理仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 803-811.
[15] 李因武, 吴庆文, 常志勇, 杨成. 基于仿生斗齿的反铲液压挖掘机动臂仿真优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 821-827.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李红英;施伟光;甘树才 .

稀土六方Z型铁氧体Ba3-xLaxCo2Fe24O41的合成及电磁性能与吸波特性

[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 856 -0860 .
[2] 聂建军,杜发荣,高峰 . 存在热漏的内燃机与斯特林联合循环的有限时间的热力学研究[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 518 -0523 .
[3] 张成春,任露泉,王晶 . 旋成体仿生凹环表面减阻试验分析及数值模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 100 -105 .
[4] 沈传亮,刘国君,董景石,杨志刚,程光明 . 压电型多振子单腔精密药物输送泵[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 89 -94 .
[5] 陈强,李江,王双维,赵丽华,魏洪峰,杜丽萍 . 基于AR模型的车型自动分类技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 325 -0328 .
[6] 董立岩,苑森淼,刘光远,李永丽,关伟洲 . 一种基于遗传算法的受限制的分类器学习算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 595 -0599 .
[7] 程平,张海涛,高岩,李俊锋,王洪艳 . ANN在聚丙烯酸酯乳液性质预测中的应用
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(02): 362 -0366 .
[8] 郝东来,葛建华 . 基于预编码的MIMO系统的半盲估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 686 -0690 .
[9] 段福庆,周明全,张家才 . 基于均值漂移的非线性尺度空间滤波[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 634 -0639 .
[10] 张大庆;何清华;郝鹏;陈欠根 . 液压挖掘机铲斗轨迹跟踪的鲁棒控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 934 -938 .