基于电液比例控制的装载机工作装置系统研究
发布时间：2021-01-04 04:11
自液力传动技术在装载机上应用而来,解决了因车辆工况多变而导致的功率匹配问题,人们转而将目光转至装载机的核心组件工作装置。工作装置的作业效率在很大程度上决定了整机性能,但如何进一步提高其工作效率,降低驾驶员操作强度,则对控制系统提出了更高的要求。随着最近几年来装载机普遍应用机电一体化技术,国内外的主流产品主要集中于基于负载敏感的液压比例或电液比例先导控制系统。虽然比例控制系统在装载机中已经应用成功,但由于各厂商采用的控制算法不同,其控制品质也有所差异。本文依托于校企合作项目“装载机开发”（项目号:FW/RD201640）,针对目前国内装载机工作装置系统所存在的问题进行重点研究,并将相应成果应用在样车上。该系统采用电液比例控制,极大的提升了整机的作业效率和自动化程度,同时,也有效的改善驾驶人员的操作体验。本文通过理论研究、仿真分析和样车实验,对其系统特性进行全面分析并得出相关结论。理论研究阶段,在查阅大量文献的基础上,总结国内外电液比例技术在装载机上的技术现状和应用,同时完成电液比例控制系统的原理分析和组成说明。完成装载机工作装置电液比例控制系统的设计,辅以整机的具体动作对液压系统工作原理...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实体样机
图 1.1 实体样机 图 1.2 操控面板1.2 国内外装载机技术现状及应用装载机自上世纪初问世以来，经过一个多世纪的发展，由最初钢绳操纵工作装置及纯机械传动行走驱动系统，到上世纪五十年代由液压缸代替钢绳控制铲斗与液力传动行走驱动系统，再到目前新兴工作装置电液比例控制系统与无级变速的行走驱动系统，装载机产品经历了一系列的变革[8]。而近年来，装载机的结构形态趋于完善，其所面临的主要问题集中于操纵方式和控制形态[9]。如果想在提高作业效率的同时降低能源消耗，除了需要让发动机与行走传动系统处于最佳匹配工况外，还离不开对工作装置液压系统的精确控制[10]。电液比例控制技术在完美解决上述问题的同时，还可依托于人机交互系统完成遥控作业，在一些不允许工作者进入的工作环境中利用电控系统，实现全自动的无人化作业，既保证了操作人员安全，又能高质量的完成相关作
图 1.3 卡特 950GC 外形图 图 1.4 Cat 控制装置Caterpillar 在其 950GC 型轮式装载机中，完成了对车辆转向、行走换挡和作业操纵的微机集成控制，可以按照指令对转向进行操作，用拇指操作行走驱动系统自动换挡开关及采用 finger control（指尖控制）技术操纵工作装置控制手柄[15]。此外，卡特彼勒 950GC 装载机在冷却系统中也采用了电液控制技术，通过电子控制液压驱动型变速风扇进行转速调节，满足机器的各种冷却要求，避免了车辆在小功率（小发热量）工况下风扇全速运转造成的额外热量和能源浪费，以此技术降低了风扇的平均转速，并且减少了油耗、噪音和散热器的堵塞情况；在严寒工作条件下，风扇驱动旁通阀使机器系统能更快的预热至工作温度，减少了低温运行对整机寿命的影响。配合于电子监控系统的应用，950GC型装载机还可以对整车运行的关键参数进行实时监测，对可能出现故障的部位实施三级声光报警来区分该故障对整车运行工作的影响大小，帮助操作人员及
【参考文献】：
期刊论文
[1]卓越品质 助力梦想 徐工中国好铲车“铲业英雄”争霸赛（东莞站）举行[J]. 董萌. 工程机械与维修. 2016(07)
[2]分数阶PID控制器的设计及仿真[J]. 王思明,王欢. 现代防御技术. 2015(06)
[3]基于不完全积分分离的永磁同步电机PID控制[J]. 张荣贵,王麟珠,苏庆列. 兰州工业学院学报. 2015(05)
[4]装载机液力变速器及其操控技术发展[J]. 吴强,姚俊,付亮,龚贤元. 机械传动. 2011(04)
[5]分数阶控制器与整数阶控制器仿真研究[J]. 赵春娜,赵雨,张祥德,李英顺. 系统仿真学报. 2009(03)
[6]电液比例技术在工业领域的应用[J]. 李军,张爱玲. 机械工程与自动化. 2008(04)
[7]比例阀与控制器在举升系统中的应用[J]. 季必玉. 流体传动与控制. 2008(01)
[8]我国轮式装载机发展趋势分析[J]. 潘明亮. 中国集体经济(下半月). 2007(03)
[9]工程车辆运行参数实时监测报警系统设计与开发[J]. 高松,杨效军,邹广德. 工程机械. 2006(03)
[10]比例电磁铁行程力特性仿真与实验研究[J]. 李其朋,丁凡. 农业机械学报. 2005(02)
博士论文
[1]分数阶PlλDμ控制器参数整定方法与设计研究[D]. 王春阳.吉林大学 2013
[2]装载机线控转向技术研究[D]. 王同建.吉林大学 2006
[3]电液比例位置系统复合控制及相关研究[D]. 杨俭.浙江大学 2005
硕士论文
[1]分数阶PID控制器的改进研究[D]. 熊兼海.暨南大学 2015
[2]比例电磁铁吸力特性参数化仿真与分析[D]. 邵程.武汉科技大学 2015
[3]分数阶控制器设计与仿真研究[D]. 王淼.北京交通大学 2014
[4]装载机工作装置的结构类型综合与优化[D]. 何鹏飞.大连理工大学 2013
[5]基于电液比例技术的液压挖掘机控制系统研究[D]. 冯雨萌.中南大学 2010
[6]电液比例减压阀频响特性仿真与试验研究[D]. 姚佳.湖南科技大学 2009
[7]装载机工作装置位置控制系统的仿真研究[D]. 附岷.吉林大学 2007
[8]具有电控自动放平功能的装载机工作装置优化设计[D]. 邓彦军.吉林大学 2006
[9]装载机电液比例系统位置控制方法研究[D]. 刘世界.吉林大学 2006
[10]电液比例压力及速度控制系统分析研究[D]. 张送.昆明理工大学 2005
本文编号：2956125
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实体样机
图 1.1 实体样机 图 1.2 操控面板1.2 国内外装载机技术现状及应用装载机自上世纪初问世以来，经过一个多世纪的发展，由最初钢绳操纵工作装置及纯机械传动行走驱动系统，到上世纪五十年代由液压缸代替钢绳控制铲斗与液力传动行走驱动系统，再到目前新兴工作装置电液比例控制系统与无级变速的行走驱动系统，装载机产品经历了一系列的变革[8]。而近年来，装载机的结构形态趋于完善，其所面临的主要问题集中于操纵方式和控制形态[9]。如果想在提高作业效率的同时降低能源消耗，除了需要让发动机与行走传动系统处于最佳匹配工况外，还离不开对工作装置液压系统的精确控制[10]。电液比例控制技术在完美解决上述问题的同时，还可依托于人机交互系统完成遥控作业，在一些不允许工作者进入的工作环境中利用电控系统，实现全自动的无人化作业，既保证了操作人员安全，又能高质量的完成相关作
图 1.3 卡特 950GC 外形图 图 1.4 Cat 控制装置Caterpillar 在其 950GC 型轮式装载机中，完成了对车辆转向、行走换挡和作业操纵的微机集成控制，可以按照指令对转向进行操作，用拇指操作行走驱动系统自动换挡开关及采用 finger control（指尖控制）技术操纵工作装置控制手柄[15]。此外，卡特彼勒 950GC 装载机在冷却系统中也采用了电液控制技术，通过电子控制液压驱动型变速风扇进行转速调节，满足机器的各种冷却要求，避免了车辆在小功率（小发热量）工况下风扇全速运转造成的额外热量和能源浪费，以此技术降低了风扇的平均转速，并且减少了油耗、噪音和散热器的堵塞情况；在严寒工作条件下，风扇驱动旁通阀使机器系统能更快的预热至工作温度，减少了低温运行对整机寿命的影响。配合于电子监控系统的应用，950GC型装载机还可以对整车运行的关键参数进行实时监测，对可能出现故障的部位实施三级声光报警来区分该故障对整车运行工作的影响大小，帮助操作人员及
【参考文献】：
期刊论文
[1]卓越品质 助力梦想 徐工中国好铲车“铲业英雄”争霸赛（东莞站）举行[J]. 董萌. 工程机械与维修. 2016(07)
[2]分数阶PID控制器的设计及仿真[J]. 王思明,王欢. 现代防御技术. 2015(06)
[3]基于不完全积分分离的永磁同步电机PID控制[J]. 张荣贵,王麟珠,苏庆列. 兰州工业学院学报. 2015(05)
[4]装载机液力变速器及其操控技术发展[J]. 吴强,姚俊,付亮,龚贤元. 机械传动. 2011(04)
[5]分数阶控制器与整数阶控制器仿真研究[J]. 赵春娜,赵雨,张祥德,李英顺. 系统仿真学报. 2009(03)
[6]电液比例技术在工业领域的应用[J]. 李军,张爱玲. 机械工程与自动化. 2008(04)
[7]比例阀与控制器在举升系统中的应用[J]. 季必玉. 流体传动与控制. 2008(01)
[8]我国轮式装载机发展趋势分析[J]. 潘明亮. 中国集体经济(下半月). 2007(03)
[9]工程车辆运行参数实时监测报警系统设计与开发[J]. 高松,杨效军,邹广德. 工程机械. 2006(03)
[10]比例电磁铁行程力特性仿真与实验研究[J]. 李其朋,丁凡. 农业机械学报. 2005(02)
博士论文
[1]分数阶PlλDμ控制器参数整定方法与设计研究[D]. 王春阳.吉林大学 2013
[2]装载机线控转向技术研究[D]. 王同建.吉林大学 2006
[3]电液比例位置系统复合控制及相关研究[D]. 杨俭.浙江大学 2005
硕士论文
[1]分数阶PID控制器的改进研究[D]. 熊兼海.暨南大学 2015
[2]比例电磁铁吸力特性参数化仿真与分析[D]. 邵程.武汉科技大学 2015
[3]分数阶控制器设计与仿真研究[D]. 王淼.北京交通大学 2014
[4]装载机工作装置的结构类型综合与优化[D]. 何鹏飞.大连理工大学 2013
[5]基于电液比例技术的液压挖掘机控制系统研究[D]. 冯雨萌.中南大学 2010
[6]电液比例减压阀频响特性仿真与试验研究[D]. 姚佳.湖南科技大学 2009
[7]装载机工作装置位置控制系统的仿真研究[D]. 附岷.吉林大学 2007
[8]具有电控自动放平功能的装载机工作装置优化设计[D]. 邓彦军.吉林大学 2006
[9]装载机电液比例系统位置控制方法研究[D]. 刘世界.吉林大学 2006
[10]电液比例压力及速度控制系统分析研究[D]. 张送.昆明理工大学 2005
本文编号：2956125
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