机械设计外文翻译-数控系统辅助液压挖掘机的概念【中文6670字】【PDF+中文WORD】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：118595283
类型：共享资源
大小：1.75MB
格式：ZIP
上传时间：2021-03-24
上传人：资料****站
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
18
积分
- 关 键 词：
-
中文6670字
机械设计
外文
翻译
数控系统
辅助
液压
挖掘机
概念
中文
6670
PDF
WORD
- 资源描述：
-
机械设计外文翻译-数控系统辅助液压挖掘机的概念【中文6670字】【PDF+中文WORD】,中文6670字,机械设计,外文,翻译,数控系统,辅助,液压,挖掘机,概念,中文,6670,PDF,WORD
- 内容简介：
-
【中文6670字】数控系统辅助液压挖掘机的概念摘要数控系统辅助液压挖掘机操作者的概念被提出和讨论。然后，基于描述概念性的控制系统被安装在专门的数控平台上，平台上配备D/A和A/D转换器，已经在小型液压拉铲挖掘机K-111的工装上应用。实验结果表明它能满足所有描述的需求，并且能用于辅助机器操作员工作。它能为精密工具做引导，了解的运动的自动重复和特定工具轨道 (包括最佳的路径)，还有自动改进或优化路径。工具轨道也能被规定使用设定模型，使挖掘机成为遥控操纵类别的机器。现行的系统能基本用于真机控制系统。1998 Elsevier 科学 B.V. 版权所有。关键词：数控系统；液压挖掘机；工具轨道1 介绍重型机械的自动化，包括液压挖掘机在内，始于20世纪七十年代中期并成为可能。这主要由于时实控制系统和高动力性能的液压元件的发明。第一台配备若干机械电子系统的挖掘机被当作模型展示，这是Orenstein 和 Koppel为BAUMA83 展览会准备的未来的液压挖掘机。自从那次以后，许多配备了自动控制系统的器被展现和要求 如引擎操作，泵操作，机器工装，机器诊断等等。这种系统带来了真正的帮助和明显的利润。举例来说, 被装备 LITRONIC 系统的 LIEBHERR R902挖掘机（对于挖沟机），对比没有配备这种自动控制系统的相同机型来说，效率提高达40成本降低30。虽然一些机器的自动系统（在一些情况下的优化）发展的相当快，但是直到现在主要的机器程序推处理-没有适当的理解和描述。它的自动化相当的有限（如重复运动和激光平行系统等等），并且优化处理系统还没有发展。比较新的实验结果清晰地表明，优化的工装轨迹在连续材料情况下，工具的尖端不得不沿着前一个推挤过程形成的滑道运动。实际上了解这样的轨迹和真机，为工具的运动建立了一个特别的控制系统是必要的，这使得实现这样的轨迹像实现其它帮助操作员实现其它任务一样。考虑到日益加重的机器的发展，这种系统必须适应数控电液驱动。经核实试验结果，这种控制系统的概念在这篇文章中提出。2 工具轨迹的优化实验发现1，2由于重型机械工装的作用，在土壤运动过程中，沿着滑线方向形成了刚性区域（清楚科技昂的裂纹）。沿着滑线方向，材料的参数改变了（初始的内聚力C减小到残余值接近Cr=0）。在简单工具推挤垂直墙的过程中，力转移关系表明水平力随着推挤垂直墙过程而增长，但处在一个不稳定状态。在力减弱的同时，一个运动学机制在工具作用结束而产生。这种机制周期的产生，而且能用塑性理论的可容学机制来描述48（如图1）。图 1 年行土壤在水平工具向前推挤过程中的典型变形（在理论上）下了很大的功夫作了描述土壤切削过程的塑性变形理论, 那里的问题,积极施压刚性壁对颗粒介质(下平面应变作出反应) 被假设为简化模型土壤搡. 在这种情况下, 该方法的特点是采用3,9和若干理论方法(静力学和运动学) ,得下 假设刚性塑性土壤中的行为. 虽然一些边值问题解决这个方式 存在若干局限在获取完整的解决方案,甚至运动学-根据十大受理的9 尤其是对于更先进的地球切削过程. 另一种方法,基于动准予三方机制 建议后来5和应用的描述更先进地球搡钨十大流程 6,7,10-12 。 让我们讨论推挤平面应变刚性墙问题，如图1所呈现的。假设材料使刚塑性的并且服从库伦莫尔屈服准则：在这里，C-材料凝聚力，-内部摩擦力。流规则的形式：在这里，G(ij)代表塑性潜力。在发生时可能是描述的屈服准则（如公式（1），关联流动法则是假设,当另一项功能被采用时,流动规律是不相关。利用这种方法,并假定改变材料参数的滑移线6，7, 不同动受理解刚性壁搡过程中,才能提出和解决预测最小能量搜查。对于形状如“L”形的刚性墙的动力学允许的解在图1中体现，主要展示经验观察的结果。随着进程的进展，横向力愈来愈来不稳定，并且当这种力减少的时候，在工具的末端同时产生了动力学机制，这种机制周期的产生。这种理论描述的预计情况和实验的主要结果比较吻合 6,7,10-12 。考虑到实验观察和理论的方法，试验的表示是可能的，一旦滑线在前后连续的材料里面产生，那么工具的尖端很可能沿着先前的产生的滑线运动12。实验在基于平面应变的情况下的特殊实验室内完成1,12,应用人工合成的材料，这种材料模仿粘土和其相应的参数，这种材料由50的水泥，20的斑脱土，18的砂子和白色的凡士林混合构成。白色的凡士林的使用是为了得到粘性土壤，是土壤的参数不受空气的温度和液体流的影响，并且确保这些参数在实验过程中保持稳定。典型的实验结果12，在图2和图4中展示出来，以相同的方法挖出相同等的材料（约60N）。“L”形的工具以58的角模拟倾斜了现实过程（LA=180mm），是首先推入到一个特定的位置斜度（如图2b）。当工具以45向前时，工具的尖端作用于材料的自由边界，滑线就周期的被产生了。在下一个阶段（缩回阶段）工具的尖端沿着三个垂直的线运动（如图2c），伴随着工具的旋转，工具被挖起的材料填满（如图2d）。那些直线倾斜的角度30，40和50。角的值是40和50的更接近工具的水平推挤过程形成的滑线的倾斜度（如图2c）。在如此的情况下，它的意思是工具的末端几乎沿着滑线移动，在滑动过程中，材料的内聚力c由于材料的软化而急剧下降。这些过程的具体能量适合不同的初步水平位移，在每次测试中选择确定的相似的挖出量（600N）。如图3所示，可以看出在30的情况下，具体的能量单元比在40和50时都高（甚至高出100）。然而，在进行刀尖沿线倾斜的角度，类似的角度滑线的倾向，填土过程的具体的能量可以大大减少。图 2 斜坡样本的实验过程：（a）工具和斜坡模型；（b）过程的第一阶段水平移动；（c）轨迹变化和水平移动发展阶段；（d）过程的最后阶段图 3 在两相分明的轨迹情况下撤回线在不同斜度下的具体工作值实验结果表明，发生在粘性土推土过程中：（1）沿着滑线材料形成刚性区域，这里的材料参数极大的改变（内聚力）；（2）机器的工具沿着先前产生的滑线移动，推土过程极大的节省能量（填土工具）。这个观察可能是填充过程的基础。3 算机辅助控制系统的基本据之前显示，在推土过程中分析土体变形的力学机理，可能决定刀具轨迹的优化。然而，在连续的材料中产生了工具沿着滑线的自动移动，这必须成为被提倡的系统的一个重要选项。这也应该成为精密工具的向导，自动重复已经确认的运动（例如“讨论会”），实现一些手工不能实现的工具动作等等。考虑到对重型机器自动化的经验少，这样的系统应该被装配在机器上来协助操作员，并且扮演决定性和控制性的角色。因此，在控制系统和操作员之间的适当的分离是必要的。这种用于挖掘机上的控制系统是建立在实验室范围上的，其基本假设可以阐述如下13，（1）控制中心的操作系统是基于两个数字系统的协作下的。第一个通过控制液压缸的位置来控制机械夹具的运动。第二个为第一个系统产生控制信号。（2）在标准工况下，夹具液压缸的比例液压阀通过计算机来控制。直接的操作员控制仅在出现紧急情况下才能用。（3）机器环境和控制系统之间的反馈是通过操作员来实现的。他连续的参加机器夹具运动控制的过程中。（4）为了了解这种人工控制不能实现的工具运动，操作员有可能通过硬件或软件来调整单个液压缸的位移。（5）操作员有可能转换夹具运动的自动控制来认识特殊的工具轨迹。在这里，工具的尖端沿着滑线或特定的已经确认的或是事先存在的轨迹移动。（6）优化的工具轨迹也可以被认为是操作员给定的轨迹的修正。（7）系统可以在考虑某些限制的基础上来修正操作员说给定的轨迹，如：几何关系限制，泵的最大能力限制，泵的最大输出限制和泵的最大功率限制等等。现行的概念是基于操作员和控制系统之间的协作，这就是说夹具的移动是在控制系统修正下的操作员的控制或是在操作员的命下控制系统的自动化控制。4 控制系统功能实例控制系统基于上述理念被安装在一个特殊的数控场合，配备有PC和C/A、A/C转换器。在小型液压挖掘机K-111的设备中有所应用14-17。夹具利用液压缸的位置控制系统来实现夹具的位移控制。夹具液压缸位移是靠变量柱塞泵反馈的成比例液压值来控制的。夹具液压缸控制系统基于三个液压控制系统，每个控制系统应用PID或是状态控制器，控制不同的液压缸的位移14。它可以用 工具轨迹计划编制，测量作用力和位移，以及其它于夹具位移有关的量来控制夹具的位移。实验的数据的获得也是可行的。当建立控制系统时，应该考虑的相当重要的问题之一是工具轨迹计划编制的方法。这种方法（通常）从两步来认识15,在第一步中，计划和决定轨迹的形状。在第二步中，轨迹曲线已决定性的方法按时间进行参数化，这种决定性的方法把轨迹定义在广义坐标内。在此基础上，推广到广义坐标的时间描述机器构造空间被决定。挖掘机在这种情况下，液压缸的长度都是相匹配的。然后，它们作为控制系统信号被用于重复计划好的轨迹。有些系统能力描述如下。4.1 工具沿着指定好的路线移动为实验平台建立的控制系统，在挖掘机工作空间或是在其构造空间内运动应用“点对点”技术用这种方法，坐标的最初和最终的点以及足够数量的特有的节点被定义。然后描述这个点的值被导入系统，而其余各点的轨迹的计算采用内差值法。线性的或是三次多项式差值法被应用。轨迹的时间参数化才能通过确定的轨迹运行时间，以及其划分个别路径环节而被认识。考虑到系统计算液压缸的速度的一些限制，测定两个相邻点之间的运行时间（或者在最优化的情况下）。在这样的标准挖掘施工情况下，很难精确实现轨迹，在这里同时移动两三个液压缸是必要的。4.2 工具运动建模另一种控制装置运动的方法控制建模，它有些象机器人上的控制单元，这种控制依靠幻影执行。理解为运动学的重复或是机械运动学的模型18，配备有系统测量的移动参数。以这种方式控制的挖掘机成了要控机器19。设定模型是按K-111挖掘机装置的1/10建立的模型，位于该板块。三个电位计位于旋转轴的模型单元里。来自这些电位计的信号允许我们决定装置的构造。机械底部提供的模型，限制了个别装置元件，来自K-111挖掘机的转角值。特别开关启动系统。设定模型是只能用于规划中刀具的路径，以及在其运动的刀具轨迹并用点的方法把它们记录下来，当以2下两种情况下轨迹点被记录：较以前的位置相比，液压缸的总长度增加到高于假设时；与前面的记录时间相比时记录的数据更晚时。路径的点在不包括断点的定时间隔下被记录。路径的节点以相应的装置液压缸的长度来定义。其它的轨迹点的计算由计算机在构造空间内以插值法配置。不在轨迹上的点的计算依靠建模标记。并可以忽视在区间的节点这相当于若干采样周期。这种轨迹的参数的实现是基于假设的液压反馈输出上的。因此，系统通过节点的记录和为装置液压缸位置控制系统而设定的决定点进行操作（基于已经描述的节点和假设输出反馈）。如果建模的装置移动变慢，对于适当的假设反馈输出而言，真正的挖掘机装置的移动象模型移动一样。对于快速移动来说，路径规划的进展的实现依靠真正的挖掘机的装置。实验结果表明对于依靠建模来控制的装置移动在图4中展示出来，在这里用建模来表示挖掘机装置轨迹的阶段被展现出来。虚线表示的是建模，实线表示真正的挖掘机装置和涉及的节点路径点。在那种情况下，按照假设反馈输出，设置液压缸位置控制系统的轨迹节点在图4也有展示。建模的轨迹也就是机械装置的轨迹，于可重复利用的值在图5中展示。标记成Jlw、Jlr和Jll的值是在移动中意味着液压缸位置（计划的和确定的位置）是错误的。JxMax和JyMax表示水平方向和垂直方向的最大的不同。图6表示的是液压缸长度建模（基本心好来源于固定线）的改变，并且计算K-111的装置（虚线）液压缸的改变控制系统，以及在移动中的错误响应（点线）。并于隆隆声的运转用指标（w），臂（r）和铲斗（l）标记。图4 应用建模描述挖掘机装置轨迹的连续阶段建模信号的运行和真实装置设置点之间的不同源于基于假设反馈输出的时间参数化的方法（建模的移动超过真实装置的可能的移动）。4.3 沿着直线的工具移动在当前的情况下，装置的液压缸的同时移动通过硬件实现，这意思就是通过建模实现。它也可以通过软件来实现，这意思是通过机器操作者实现（用专门的按钮）。机器在任意工作空间内，工具水平或垂直切削角度保持为常数。在构造空间内，以点的方法描述工具路径。此外，机器操作者可以决定移动速度。速度靠控制系统考虑输出反馈的情况下保证正确。水平运动的控制结果在图7和图8中表示出来。切削工具的轨迹在图7中表示出来。他们假设反馈的计算长度以点线表示出来。工具轨迹的时间参数化方法于建模相似，看起来操作者给的速度太高，并且系统修正的液压缸移动适时的与假设输出反馈相保持。工具沿着斜线移动的例子在图9和图10中展示出来。在图中工具轨迹和相应液压缸被画出来，这样的移动以水平和垂直运动之和来实现（斜线以水平和垂直速度来合成）。例如，沿着斜线的轨迹可以在推挤过程的退回阶段沿着滑线或自动形成，使得土壤陡坎。图5 建模的路径（Xu，Yu）和机器装置路径（X，Y）描述的轨迹图6 建模中液压缸的长度变化（实线），控制系统计算的液压缸的长度（虚线），在装置移动中的错误的响应（点线）。图7 水平运动的切削工具轨迹图8 指示速度的装置液压缸的计算长度（实线）和反馈输出的假设计算长度（点线）图9 倾斜移动的切削工具轨迹图10指示速度的装置液压缸的计算长度（实线）和反馈输出的假设计算长度（点线）4.4 沿着滑线的工具的自动移动实验结果分析的土壤搡过程显示，预计理论滑线的位置合周期的优化工具轨迹是可能的。可以在验室情况下的均匀材料中实现。在现实情况下，当材料不是均匀的或是不好定义的时，材料的滑线必须自动的被探测。滑线探测的自动化过程是基于观察的，当工具开始穿透稠密的材料时，作用在工具上的水平力的增加时可以观察的。这种情况也发生在当工具尖端从沿着滑线（这里的物质密度相当小）向没有动过的材料（滑线上下没有改变的材料）移动时。然而，推力增加的观察能被用于滑线的探测。这个过程在下面简要介绍和实现。切削工具的移动时水平、垂直合旋转运动的合成，并且的水平反作用力被测量和跟踪。首先，当水平力下降时，工具水平向前移动，同时伴随滑线系统从末端产生，一个特别的过程（以旋转工具为例）被实现。然后，当水平力增加并且超过定义值时。工具按照指定的位移值垂直运动，并且再进行水平移动（工具的旋转被增加）。如果这样，工具再一次垂直运动（按照所描述的位移），并且然后水平运动等等，这样工具的尖端自动沿着滑线移动（以步进方式）。初步测试的结果在图11和图12中展示出来。作为一个简化的模型，工具沿着土壤陡坡倾斜0.61rad的可能被调查。为了定义水平力的最大值和定义垂直位移，控制系统自动沿着陡坡跟随工具。横向力于横向位移和工具轨迹进行滑线侦察在图11中展示。图11的部分放大在图12中展示，图12展示了控制系统的作用。图11横向力与横向位移和刀具轨迹进行滑移线侦查图12 图11的部分放大图5 总结实验结果表明,提出的控制系统能够满足上述所有要求的描述,可以用来作为机床操作协助。自动重复实现运动，专用工具（包括高度优化路径）轨迹的实现和自动改进或实现路径的优化。工具轨迹也可以用建模来规定，使挖掘机成为遥控机器。现行的系统能作为真实机器控制系统的基础。致谢这个研究得到了KBN7T07C00412工程用于挖掘机这类重型机械的土壤搡过程的优化的赞助，并在基尔科技大学实现。参考文献1、D. Szyba, W. Trampczynski, An experimental verification of kinematically admissible solutions for incipient stage of a cohesive soil shoving process, Eng. Trans. 42 （3）（1994） 243261.2、A. Jarzebowski, J. Maciejewski, D. Szyba, W. Trampczyn- ski, Experimental and theoretical analysis of a cohesive soil shoving process （the optimisation of the process）, Proc. 6th European ISTVS Conference, Sept. 2830, 1994, Vienna, Austria.3、W. Szczepinski, Limit states and kinematics of granular media, PWN, 1974, in Polish.4、R. Izbicki, Z. Mroz, Limit states analysis in mechanics of soils and rocks, PWN, 1976, in Polish.5、W. Trampczynski, J. Maciejewski, On the kinematically admissible solutions for soiltool interaction description in the case of heavy machine working process, Proc. 5th ISTVS European Conference, Budapest, 1991.6、W. Trampczynski, A. Jarzebowski, On the kinematically admissible solution application for theoretical description of shoving processes, Eng. Trans. 39（1）（1991） 7596.7、 Z. Mroz, J. Maciejewski, Post critical response of soils andshear band evolution, 3rd Workshop on localisation and bifurcation theory for soils and rocks, Aussois, France, September 1993.8、R.L. Michaowski, Strain localization and periodic fluctuations in granular flow processes from hoppers, Geotechnique 40 （3） （1990） 389403.9、 W. Trampczynski, The analysis of kinematically admissible solutions for different shape wall movement, Theor. Appl. Mechanics 1 （1977） 15, in Polish. 10 、A. Jarzebowski, D. Szyba, W. Trampczynski, Application of kinematic solutions for soil shoving process description, Gornictwo Odkrywkowe 36 (1994) 2. 11、 A. Jarzebowski, D. Szyba, W. Trampczynski, On some theory of plasticity solutions for the heavy machine earth- working process, Eng. Trans. 42 (4)(1994) 399416, 45%.12、 A. Jarzebowski, J. Maciejewski, D. Szyba, W. Trampczyn- ski, The optimization of heavy machines tools filling process and tools shapes (modelling test results), in: E. Budny, A. McCrea, K. Szymanski (Eds)., Sympozjum ISARC 1995, Automation and Robotics in Construction XII, IMBiGS, 1995, pp. 159166.13、L. Ponecki, J. Cendrowicz, A conception of t
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号