挖掘装载机反铲装置回转液压系统动态分析

发布时间：2020-07-31 07:50

【摘要】：挖掘装载机英文为Backhoe loader。它一端由挖掘工作装置（Backhoe），另一端由装载工作装置（loaders）组成，分别能完成挖掘机和装载机的工作，因此俗称“两头忙”。它广泛应用于农田水利建设、工业和民用建筑、市政建设、园林、公路养护、港口、油田及电力建设等领域，特别是通过快换装置装上多种工作附具，其用途更加广泛。随着国内经济水平的提高以及施工技术、施工对象的变化，国内挖掘装载机的市场前景非常广阔。国内众多工程机械厂商都纷纷推出自己的挖掘装载机产品。由于在挖掘装载机领域投入的精力、经验及研究深度的局限性，对系统的特性研究涉足很浅，掌握可供参考的理论和经验甚少，整机技术水平还有较大的差距，特别是对挖掘装载机液压回转系统动态特性研究与国际先进水平差距更大。 挖掘装载机挖掘工作装置回转液压系统特性是影响机器使用平稳性和产生液压冲击的关键因素，而液压系统缓冲装置对回转系统的运动学、动力学特性起着至关紧要的作用，国内在缓冲装置对挖掘装载机回转液压系统的特性影响的分析研究远远未达到国际先进技术水平。在实际应用中，由于挖掘装载机回转液压系统设计不合理，造成回转工作装置动臂断裂，以及液压元件损坏。本文将通过对挖掘装载机挖掘装置回转液压系统静、动态特性的仿真分析，对挖掘装载机挖掘装置回转液压系统的设计提供一些理论依据。 根据机构的几何关系和运动学知识，建立回转作业的运动学数学模型，应用大型数值计算和仿真工具软件MATLAB编程、计算。分析工作装置回转机构左右油缸的运动关系以及回转角位移与油缸行程的关系。分析了机构运动中的“拐点”对回转运动的影响。在“拐点”前后，其中一根活塞杆的伸缩方向将改变，在拐点前，活塞杆逐渐伸长到最大行程，由于机构的限制，过“拐点”后，活塞杆又逐渐缩短。而回转换向阀控制的液压油流向不变，至使液压油全部进入另侧油缸的小腔，导致工作装置回转速度突然变大，产生很大的回转角加速度，对液压系统造成冲击。通过对回转机构运动学的仿真分析，为回转液压系统动态性能分析提供运动学的理论基础。 建立液压系统的数学模型，分析液压系统的动态性能。本文采用功率键 WP=62 合图的方法建立了挖掘工作装置回转液压系统的动态模型，从挖掘工作装置回转液压系统工作的实际情况建立了两种状态的功率键合图：一是油缸带缓冲装置的动态模型；二是溢流缓冲的动态模型。由于液压油缸缓冲装置的节流作用建立相应的背压，作用在活塞杆运动的相反方向，降低与缸筒底或与机械限位块的冲击。溢流缓冲主要是降低瞬时压力冲击。 建立相应的功率状态方程。根据功率键合图导出的方程,不仅结构相对简单,并且易于检查错误,易于为计算机求解编程。当然也可由功率键合图推导出传统的传递函数或状态变量形式的方程,在实际中,要求传递函数和状态变量模型形式在结构上的规整性可能引起麻烦，主要是稳定性问题。由功率状态方程直接用Simulink的模块方框图建立动态仿真模型，考虑到模型的结构化设计，用Simulink的分层法，将系统分成几个子模型，简化了结构，而且调用也方便。根据Simulink仿真模型图，将实际的样机参数代入模块中进行仿真计算,得到系统数字仿真计算的结果。 试验分析。在试验样机上建立测试液压系统回路，用便携式液压系统分析仪SIM-CHECK测试了样机的液压回转系统动态特性。主要测试了两种工况下的回转液压系统动态性能。一是从左极限位置到右极限位置及中间位置到左右极限位置，测试缓冲装置对回转液压系统的动态性能影响；二是从左或右极限位置回转到中间位置制动时（即控制阀回中位关闭）的回转液压系统动态性能。从测试结果的压力和流量特性曲线来看，压力峰值基本上都在1.5倍的额定压力范围内，满足样机的使用要求，压力振荡时间短。通过调节系统中附加的节流阀，测试其动态响应，在工作装置精确定位与降低回转液压冲击之间找到一个平衡点。这二者是一对矛盾体。精确定位就要保证系统的刚性，降低回转液压冲击则要考虑对能量的吸收程度。 总之，通过对挖掘装载机回转工作装置液压系统动态特性的仿真分析，并用试验验证了数字仿真模型的正确性，为挖掘装载机工作装置回转液压系统的设计提供理论计算依据，本轮文的研究结果及分析方法同样适用于其它有类似机构的工程机械上。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH243
【图文】：

图 1－1 挖掘装载机装载作业图 1－2 挖掘装载机挖掘作业附前十能已早和装JCB拉机前面装一个装载斗，后面装一个挖掘斗，便形机的雏形，世界第一台轮式挖掘装载机就此诞生。

－2挖掘装载机挖掘作业的挖掘装载机是JCB和CASE分别在拖拉机上改装而来的

活塞、活塞杆和液压缸中油液的质量等。但。装置液压回转系统特性是影响机器的使用平压系统缓冲装置对回转系统的运动学、动力国内在缓冲装置对挖掘装载机液压回转系统到国际先进技术水平，对此问题也未见到相CX 和 CAT 428D 挖掘装载机在市场上具有极转机构上所采用的液压回转系统主要由液压成。回转油缸都采用杠杆式双作用液压油缸油缸的小腔连接，即“X”交叉连接，当挖掘换向阀进入到左、右回转油缸的大、小腔，压力油推动回转油缸的活塞，活塞杆伸缩运工作装置实现向右、向左的回转运动，液压基本上都有两种液压缓冲装置：油缸端部的

【引证文献】

相关博士学位论文 前1条

1 王保明;液压支架关键元件内部流动及系统工作特性研究[D];中国矿业大学;2011年

相关硕士学位论文 前6条

1 石玲;海底电缆铺设转盘系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 张传才;液压动力系统建模与实验研究[D];西安建筑科技大学;2008年

3 陈跃坡;液压系统动态性能试验测试平台仿真研究[D];集美大学;2008年

4 李良;液压挖掘机反铲装置结构设计分析及动力学仿真[D];西安建筑科技大学;2010年

5 毕红霞;220吨矿用自卸车液压系统动态性能分析[D];中南大学;2011年

6 赵学龙;挖掘装载机伸缩斗杆的有限元分析和应力测试[D];吉林大学;2012年

本文编号：2776187