摘要
轮式装载机是生产生活中较为常见的工程机械，其在铲装作业过程中的高效性和节能性逐渐成为人们追求的研究方向。在实际工况中，装载机铲装作业对驾驶员操作提出了较高的要求，在铲装过程中铲装阻力会加大装载机轮胎的磨损，降低作业效率，造成能源的浪费。因此实现装载机的减阻铲装具有较大的现实意义。 本文依托校企合作项目“5t轮式装载机开发”（项目号：FW/RD201640），在理论研究阶段，对装载机铲装机理进行研究，包括铲装作业过程和理论基础，即密实核理论和滑移面原理。之后对装载机铲装过程铲斗受力情况、铲装阻力的变化规律、铲装阻力分力的确定等进行理论推导，依据结果提出减阻机理和实施方法，即初步减阻策略：在装载机铲装作业达到平衡状态时，通过改变工作装置运动姿态，即提升动臂一段高度以达到破坏平衡状态的目的。最后对影响铲装阻力的因素进行了分析，包括物料种类，物料粒度，料堆高度等，为后文的离散元仿真和优化后减阻策略的提出奠定基础。 通过分析散体物料的物理力学特性和接触特性，利用EDEM软件平台对不同物料建模，并基于EDEM平台对装载机铲装作业进行仿真分析，依据结果提出了优化后的减阻策略：铲装作业达到平衡状态时，铲装不同物料对应动臂提升不同距离，铲装物料粒径越大，提升的距离越大，使其能够继续进行铲装作业，提升作业效率。接着利用EDEM和RecurDyn软件平台进行离散元-多体动力学仿真（DEM-MBD联合仿真），验证了优化后的减阻策略的合理性。 对于提出的优化后的控制策略，利用电液比例控制技术机理进行研究，并在实车上进行载荷谱实验。通过载荷谱实验得到实现优化后减阻策略的判据，即基于油门踏板所需扭矩和发动机实际扭矩的差值（基于扭矩差）实施减阻策略，并设计了针对不同物料动臂提升不同高度的具体实施方式。之后基于AMESim平台搭建装载机工作装置液压系统模型并进行仿真，验证了策略的可行性，并通过Simulink中搭建的PID控制器对仿真结果进行优化，为后文实车实验奠定基础。 以校企合作项目的某型号样车进行实车实验，验证了策略的可行性，有效提升了铲装工作效率。并在深入研究中，验证了利用本文提出的减阻策略铲装作业时所用功率相较于传统的一次铲装法有所减小，更具有节能性和环保性，为后续工程机械减阻作业研究提供了一定的参考。
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