工程车辆稳定性关键技术研究及应用

    项目简介：

    工程车辆普遍存在作业安全与稳定性问题，目前针对工程车辆的臂架结构屈曲稳定性设计，多依据安全系数较大的标准规范来计算，针对整车的倾覆稳定性，多采用传统的力矩法设计计算。随着工程车辆受力及承载形式的复杂化，上述方法已不能实现产品的精细化与极致化设计，需要开展稳定性共性技术的研究，来保证工程车辆的安全稳定性。

    该项目基于非线性有限元理论、智能控制技术、半实物仿真研究，突破了桁架臂屈曲稳定性、多支点刚柔超静定稳定性计算、稳定性智能控制三大稳定性核心共性技术。通过对桁架臂弦杆和腹杆失稳机理、失稳载荷和影响因素进行深入研究，形成桁架臂腹杆与弦杆的匹配设计、非线性屈曲计算方法，履带起重机整机性能提3%以上，长臂工况性能提升10%以上；应用该匹配设计技术，设计优化桥检车上车臂架及平台结构，大幅度提升其抗屈曲能力；通过研究作业过程的复杂边界条件变化及轮胎-板簧等弹性元件的非线性特性，建立了整车多支点刚柔计算模型，可准确识别计算各支点支撑载荷，填补了行业计算空白，并将上述计算模型固化在软件中；同时，优化设计了新型桥检车行走机构，其承载能力提升1倍。重新优化分配整车支撑载荷，使得整车抗倾翻稳定性能力提升5.4%；自主开发桥检车防倾翻智能控制系统，建立了桥检车倾翻的数学模型，自主开发了桥检车工作平台防过载装置和防过载控制程序；研究了桥检车工作平台伸缩过程中的碰撞机理，自主开发了基于超声波测距的伸缩设备防碰撞控制系统，进一步提升整车的作业安全性；建立了载人高空作业平台稳定性控制模型，自主开发了功能安全PLd等级稳定性容错控制系统，提升了稳定性控制系统的安全可靠性。上述成果已成功应用于履带起重机、桥梁检测车、高空作业车三大主机系列型号产品，提升了产品的作业安全稳定性，填补多项行业空白，工程车辆稳定性设计与控制技术达到国际先进水平。

    2016-2018年，履带起重机、桥检车、高空作业车系列产品，新增销售557台，销售额达6.2亿元，新增利润1.7亿元，新增税收7582万元。项目累计申报国家专利22件（包括5件国外专利），已授权发明专利8件，授权实用新型5件，登记软件著作权1件，发表EI论文2篇。该项目为徐工工程车辆的稳定性设计与控制，提供了原创性技术保障，进一步巩固国际先进地位。

    获奖等级：三等奖

    完成单位：江苏徐工工程机械研究院有限公司、徐州徐工随车起重机有限公司、徐工机械建设机械分公司