大型矿用电铲永磁外转子提升系统动力学特性研究

作者：王余良,吴娟. 日期：2024-10-30/span> 浏览：264 查看PDF文档

摘要:针对传统电铲提升系统存在传动效率低、能量损耗高、维护工作量大等问题,基于永磁外转子滚筒直接驱动提升装置,提出了一种电铲提升设计方案,并对永磁外转子提升系统的动力学特性进行了研究。首先,分析了电铲挖掘轨迹,建立了以时间为历程的挖掘轨迹函数表达式,确定了齿尖载荷、挖掘体积的计算方法,从而对挖掘过程中铲斗的受力进行了分析;然后,利用SolidWorks建立了电铲三维模型,将其导入SimulationX的CAD模块,建立了电铲多体动力学模型,并加载了外部载荷曲线以模拟铲斗挖掘过程中的受力情况;之后,将电铲多体动力学模型封装成MATLAB子系统,连接到Simulink的永磁外转子滚筒控制模块,采用了比例积分(PI)调节器和永磁同步电机(PMSM)矢量控制方法提高了滚筒的动态性能和抗扰动能力;最后,利用Simulink中的联合仿真模型对电铲挖掘过程进行了仿真分析,得到了提升力、推压力和电机功率等变化曲线。研究结果表明:与传统提升系统相比,永磁外转子滚筒提升系统节能降耗约27%,而电铲挖掘过程整体节能约18%,并在1∶30模拟样机试验台对提升推压力进行了对比验证。永磁外转子滚筒提升方案大大降低了挖掘能耗,为电铲绿色装备转型提供了参考。

关键词:矿用电铲提升设计;动力学建模;永磁提升系统;联合仿真;SimulationX;比例积分调节器;永磁同步电机矢量控制方法

中图分类号:TH113;TD422文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)10-1824-09

本文引用格式:

王余良,吴娟.大型矿用电铲永磁外转子提升系统动力学特性研究［J］.机电工程,2024,41(10):1824-1832.

WANG Yuliang, WU Juan. Dynamic characteristics of permanent magnet outer rotor lifting system for large mining electric shovel［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(10):1824-1832.