基于典型工況的裝載機(jī)動力總成優(yōu)化.pdf

1、裝載機(jī)動力總成合理匹配，是充分發(fā)揮系統(tǒng)各部件性能的基礎(chǔ)，是滿足整車動力性和經(jīng)濟(jì)性能的保證。因此，動力總成優(yōu)化的研究對裝載機(jī)節(jié)能減排具有重要意義。目前國內(nèi)對裝載機(jī)動力總成優(yōu)化的研究，多以優(yōu)化液力變矩器循環(huán)圓直徑和傳動系速比為主，對發(fā)動機(jī)特性參數(shù)的優(yōu)化較少。因此，通過對裝載機(jī)載荷譜數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，獲取典型作業(yè)循環(huán)下發(fā)動機(jī)功率分流情況，對動力總成的優(yōu)化，整車經(jīng)濟(jì)性能的提升具有重要意義。
　　本文針對某企業(yè)ZL50型裝載機(jī)油耗較高的問題

2、進(jìn)行了研究，試驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)，整車匹配轉(zhuǎn)速較高，發(fā)動機(jī)運(yùn)行分布點(diǎn)偏離最佳油耗區(qū)，需要對動力總成進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，掌握了裝載機(jī)動力總成匹配的流程與方法，以及載荷譜數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析方法。采用樣條插值法建立了發(fā)動機(jī)、液力變矩器等部件的數(shù)學(xué)模型，可以用于計(jì)算整車動力性和牽引性能。
　　通過試驗(yàn)測取了裝載機(jī)V型作業(yè)的載荷譜數(shù)據(jù)，包括:發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及扭矩、油耗率、傳動軸轉(zhuǎn)速及扭矩、車速、檔位、液壓泵工作壓力等基本參數(shù)。采用小波分形維

3、數(shù)法對載荷譜信號進(jìn)行去除異常值處理后，分析了循環(huán)作業(yè)過程液壓系統(tǒng)工作壓力變化特點(diǎn)，得到了鏟裝不同物料時(shí)液壓系統(tǒng)消耗的扭矩。基于短行程，采用主成分分析和聚類法構(gòu)建了ZL50輪式裝載機(jī)典型工況作業(yè)參數(shù)，并通過概率統(tǒng)計(jì)分析及工況分布驗(yàn)證了其有效性。
　　建立了輪式裝載機(jī)反向仿真模型，并借助MATLAB平臺開發(fā)了裝載機(jī)動力總成匹配分析軟件，以典型作業(yè)工況為輸入?yún)?shù)進(jìn)行了仿真，對比仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出:93.77％變速比仿真結(jié)果和94.0

4、4％的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果誤差在2％以內(nèi)，循環(huán)油耗仿真結(jié)果誤差為4.7％。因此，基于MATLAB建立的裝載機(jī)整車仿真模型，可以較準(zhǔn)確地模擬動力總成各部件的循環(huán)作業(yè)參數(shù)，對于研究裝載機(jī)循環(huán)作業(yè)經(jīng)濟(jì)性具有一定的指導(dǎo)作用。
　　基于發(fā)動機(jī)與液力變矩器全功率匹配方法，提出了根據(jù)液壓系統(tǒng)實(shí)際消耗扭矩標(biāo)定發(fā)動機(jī)外特性的方法，并以ZL50輪式裝載機(jī)為例，對其電控發(fā)動機(jī)進(jìn)行了外特性的標(biāo)定與試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:標(biāo)定發(fā)動機(jī)外特性后，裝載機(jī)鏟裝不同物料時(shí)

5、每循環(huán)作業(yè)油耗降低6％～11％，并且部分工況下作業(yè)效率得到提高，可以為整車多模式運(yùn)行提供指導(dǎo)。最后，基于建立的反向模型，采用遺傳算法，以循環(huán)燃油消耗量最小為目標(biāo)，優(yōu)化了傳動系的傳動比。
　　綜上所述，本文對ZL50輪式裝載機(jī)動力總成建模仿真、發(fā)動機(jī)外特性標(biāo)定、典型作業(yè)工況構(gòu)建以及傳動比優(yōu)化等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。提出了裝載機(jī)典型作業(yè)工況構(gòu)建方法和發(fā)動機(jī)外特性標(biāo)定方法，為輪式裝載機(jī)及相關(guān)工程機(jī)械動力總成優(yōu)化匹配提供了一定的研究基