Engins lourdsProduction et robotique

Pelle hydraulique

Une pelle de 20 tonnes comme modèle multi-physique unique — une liaison planaire flèche/balancier/godet entraînée par des vérins hydrauliques à partir d’une pompe à détection de charge, de la cinématique et de l’espace de travail jusqu’à un cycle de creusement couplé, la force d’arrachement et l’énergie par cycle.

DjiniousLabModélisation et simulation

Un graphique de notebook DjiniousLab d’un cycle de creusement d’une pelle — angles articulaires de la flèche, du balancier et du godet avec la pression du vérin de flèche culminant aux contacts de résistance au creusement

flèche · balancier · godet: 3 liaisonsflèche · balancier · godet
pression système: 35 MPapression système
force d’arrachement du godet: 125,3 kNforce d’arrachement du godet
énergie par cycle de creusement: 572 kJénergie par cycle de creusement
notebooks de conception: 9notebooks de conception
composition .djl: 1composition .djl

Une pelle où la puissance fluidique rencontre le multicorps.

Le bras de travail d’une pelle de 20 tonnes — flèche, balancier et godet — comme un modèle unique qui couvre deux domaines physiques à la fois : une liaison multicorps planaire entraînée par des vérins hydrauliques alimentés par une pompe à détection de charge. De la cinématique directe et inverse jusqu’à un cycle de creusement couplé, la force d’arrachement et l’énergie par cycle, avec le vérin à commande par distributeur également composé comme un .djl acausal exécutable sur un tout nouveau domaine hydraulique.

Géométrie, hydraulique, et un creusement complet.

Chaque sous-système est son propre notebook exécutable, construisant depuis la géométrie du bras jusqu’à un cycle de creusement couplé fluide et multicorps.

Cinématique du bras

Cinématique directe du bras planaire à 3 liaisons, balayée pour tracer l’espace de travail atteignable de la pointe du godet — 11,68 m de portée et 6,58 m de profondeur de creusement, rendus comme une pose 3D et une enveloppe 2D.

Cinématique inverse

Un solveur en forme close place la pointe du godet sur une cible avec une erreur d’aller-retour en cinématique directe de 0 mm — exact, pas itératif.

Vérin hydraulique

Compressibilité de chambre, écoulement à travers un distributeur à orifice et dynamique du piston : un vérin commandé s’étend jusqu’à 0,96 m et culmine à 24 MPa, sous la limite de décharge de 35 MPa.

Cartographie de l’actionneur

Le bras de levier non linéaire de la géométrie du vérin — culminant près de 1,29 m à mi-course — transforme la force du vérin en un couple maximal de l’articulation de flèche de 515 kN·m à la pression système.

Cycle de creusement couplé

Le bras multicorps planaire, gravité et inertie incluses, entraîné par les trois vérins à travers une trajectoire de creusement — angles articulaires, pressions de vérin et trajectoire du godet sous forme d’une animation de 46 images.

Pompe et partage de débit

Le débit d’une seule pompe à détection de charge partagé entre trois commandes de vérin simultanées — la compensation de pression maintient la section lourde de la flèche alimentée là où un collecteur naïf l’affamerait.

Un graphique de notebook des angles articulaires de la flèche, du balancier et du godet à travers un cycle de creusement avec la pression du vérin de flèche culminant au contact avec le sol — Un cycle de creusement complet : les angles articulaires de la flèche, du balancier et du godet balayant la tranchée tandis que la pression du vérin de flèche (pointillés) culmine exactement là où le godet rencontre la résistance au creusement — le couplage entre l’hydraulique et le bras multicorps, en un seul tracé.

Un actionneur hydraulique sur un domaine qui n’existait pas.

Le vérin à commande par distributeur entraînant sa charge est un .djl acausal exécutable construit sur un domaine hydraulique personnalisé — la pression comme potentiel, le débit volumétrique comme variable de flux — qui ne se trouve pas dans le catalogue de blocs. Une pompe à détection de charge alimente un distributeur proportionnel qui alimente un vérin à simple effet poussant une charge inertielle contre la résistance de creusement, et le même noyau qui résout les réseaux électriques et mécaniques le résout sans modification du moteur. Il est vérifié via le moteur de production du canevas : la chambre se met en pression à 5,34 MPa — exactement la charge de creusement de 60 kN divisée par la surface d’alésage de 0,0113 m² — et la force du vérin converge vers 60 kN. Définissez un connecteur, écrivez les équations, et la puissance fluidique n’est plus qu’un domaine parmi d’autres.

Un graphique de notebook de la résistance au creusement par rapport à la force d’arrachement disponible du godet à travers un cycle de creusement, avec la marge en surbrillance — Peut-elle creuser ? La force d’arrachement disponible à 35 MPa tracée par rapport à la résistance du sol à travers le cycle — 125,3 kN d’arrachement contre la résistance de pointe, avec de la marge en réserve. La question à laquelle chaque godet de pelle doit répondre, réglée avant qu’aucun acier ne soit découpé.

Un graphique de notebook de la puissance hydraulique et de l’énergie accumulée sur un cycle de creusement, totalisant 572 kJ — Le bilan énergétique : la puissance hydraulique (pression × débit) sommée sur le cycle de creusement s’élève à 572 kJ — le chiffre qui dimensionne la pompe, le refroidissement et la consommation de carburant par cycle, dérivé de la même exécution couplée qui a produit le mouvement.

Chaque chiffre est un chiffre que vous pouvez réexécuter.

Les notebooks sont subordonnés à des résultats vérifiés sur worker, et l’actionneur hydraulique .djl est confirmé en résolution via le moteur de production du canevas.

Résultat

Portée de la pointe du godet : 11,68 m
Erreur d’aller-retour CI : 0 mm
Couple maximal de l’articulation de flèche : 515 kN·m
Force d’arrachement du godet : 125,3 kN
Énergie par cycle de creusement : 572 kJ

Détail

Portée de la pointe du godet : 6,58 m de profondeur de creusement
Erreur d’aller-retour CI : forme close
Couple maximal de l’articulation de flèche : à 35 MPa
Force d’arrachement du godet : + marge
Énergie par cycle de creusement : —

Fidélité de niveau conception pour la puissance fluidique.

Le bras est un modèle planaire à 3 liaisons, l’hydraulique est composée d’éléments localisés vérin-et-orifice plutôt que d’un modèle de ligne distribuée, et la résistance du sol est un profil scripté, pas une interaction sol-outil par éléments finis. Le notebook de creusement couplé utilise un asservissement de vitesse de vérin limité en pression pour que l’intégration multicorps reste robuste tout en conservant l’inertie, la gravité et le plafond de force hydraulique réels. C’est exactement la fidélité dont la conception d’un engin a besoin en premier : dimensionner les vérins et la pompe, vérifier la portée et l’arrachement, partager le débit entre actionneurs, et budgéter l’énergie par cycle — sur vos propres chiffres d’engin, avant un modèle multicorps 3D complet ou un modèle hydraulique CFD.