电液流量匹配装载机转向系统特性研究

发布时间：2017-03-16 11:06

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【摘要】：装载机作为工程建设中用量最大的机种之一,存在油耗高、排放大的问题。装载机工作过程中转向动作频次高,并且其普遍装配的定量泵转向系统存在较高的能耗,因而转向系统的节能研究是国内外各厂商及学者的研究重点方向之一。目前国产小型装载机普遍采用阀控负荷传感转向方式,该系统压力虽与负载匹配,但定量泵的输出流量正比于发动机转速,不能根据负载需求进行调节,因此该系统会产生与流量有关的能量损失。针对此问题,提出采用伺服电机独立单方向驱动定量泵的电液流量匹配转向控制方法,即在单位时间内,使电机所转圈数与方向盘转角成一定比例,方向盘停止转动,电机也停止转动,从而降低系统能耗。另外通过电磁阀将该控制系统与现有转向系统并联,以便在伺服电机及其他元器件出现故障的情况下切换到原有转向系统。为了降低转向控制电机的装机功率,回路中设置了蓄能器提升泵的动力。即将蓄能器的输出压力引到泵的出口,从而克服转向系统在转向初始阶段的的峰值压力。本文首先在多学科联合仿真软件SimulationX中建立了装载机整机联合仿真模型,其中主要对装载机三维实体模型、全液压负荷传感转向器、静态优先阀及轮胎-地面模型的建立进行了详细论述。对装配有负荷传感转向系统的装载机在原地转向各典型工况下进行了仿真计算;构建了装载机转向系统的试验测试系统,对比仿真与试验测试结果,验证了所建立的仿真模型的准确性。进一步将此仿真模型用于新的电液流量匹配转向系统,并进行仿真分析。对上述两种转向系统的能量效率及运行特性进行对比分析。仿真结果表明,在维持与原系统相同原地转向特性的情况下,电液流量匹配转向系统在空载低速转向工况下降低系统能耗约36%,空载快速转向工况为37%,正载中速转向工况为39%,偏载中速转向工况为28%。而行走正载转向工况,相对原有定量泵系统,新系统中泵所消耗能量降低38%,偏载工况为31%。仿真结果表明:电液流量匹配系统避免了系统中的高压溢流损失与中位卸荷损失情况的出现。该系统使泵输出流量随转向液压缸的需求进行调节,减少了转向系统中有关流量的损失。该转向控制方式对外载荷变化范围大且操作动作频繁的液压系统的节能设计提供了一定的借鉴意义。
【关键词】：轮式装载机 转向系统 流量匹配 联合仿真 能耗
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 部分常量/变量含义11-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 国外研究现状13-16
• 1.2.2 国内研究现状16-18
• 1.3 课题所采用的研究方法与内容18-20
• 1.3.1 研究方法18-19
• 1.3.2 研究内容19-20
• 第二章 装载机转向系统样机的建立20-34
• 2.1 轮式装载机转向机构组成与工作原理20
• 2.2 装载机转向系统类型简述20-23
• 2.2.1 全液压转向系统21
• 2.2.2 全液压流量放大转向系统21-22
• 2.2.3 全液压负荷传感转向系统22
• 2.2.4 同轴流量放大转向系统22-23
• 2.2.5 线控转向系统23
• 2.3 装载机转向系统三维模型的建立23-26
• 2.3.1 试验样机简述23-25
• 2.3.2 装载机转向系统三维模型建立25-26
• 2.4 关键元件多体动力学模型建立26-30
• 2.5 装载机转向阻力30-33
• 2.5.1 装载机轮胎动力学选型30-32
• 2.5.2 装载机转向工况32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 转向装置机液联合仿真模型建立34-44
• 3.1 装载机转向液压系统工作原理34-35
• 3.2 液压系统模型的建立35-40
• 3.2.1 转向器液压模型的建立35-37
• 3.2.2 静态优先阀模型的建立37-39
• 3.2.3 转向液压缸模型的建立39-40
• 3.3 转向装置机液联合仿真模型的建立40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 装载机现有转向系统试验及仿真研究44-58
• 4.1 原地空载工况44-48
• 4.2 原地正载及偏载工况48-49
• 4.3 系统节能计算49-51
• 4.4 现有转向系统仿真研究51-56
• 4.4.1 原地转向仿真研究51-54
• 4.4.2 行驶转向仿真研究54-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 电液流量匹配装载机转向系统研究58-70
• 5.1 电液流量匹配转向系统的提出58-60
• 5.2 仿真结果分析60-63
• 5.3 能耗分析比对63-65
• 5.4 试验仪器选型65-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第六章 论文总结与工作展望70-74
• 6.1 论文总结70-71
• 6.1.1 工作总结70-71
• 6.1.2 论文创新点71
• 6.2 工作展望71-74
• 参考文献74-80
• 致谢80-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文82

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7 杨

本文编号：251689