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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。
文章目录
1 电铲提升系统驱动方案
1.1 传统提升系统驱动方案
1.2 永磁提升系统驱动方案
2 多体动力学模型建立
2.1 电铲工作装置载荷特性分析
2.2 SimulationX多体动力学模型
3 电铲联合仿真分析
3.1 电铲联合仿真模型建立
3.2 仿真分析
4 试验验证
5 结束语
