具有2DOF铰接车体挖掘机工作装置液压系统仿真与实验研究

发布时间：2017-08-31 00:17

  本文关键词：具有2DOF铰接车体挖掘机工作装置液压系统仿真与实验研究

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【摘要】：液压挖掘机是土方机械中的主力机种之一，在工程建设、国土开发项目中起到非常重要的作用。液压挖掘机专用化是其发展趋势的一个方向，专用化能够有效地保证挖掘机在特定环境下高效完成作业任务。 工作装置是挖掘机的执行器，其性能优劣将直接决定整机性能好坏。由于挖掘机要经常面对负载变化幅度大、精细作业等一系列复杂作业工况，对工作装置液压系统提出了很高的要求，所以对工作装置液压系统性能的研究具有重要的实际意义。本论文基于校企合作项目：“面向复杂非结构地形轮式越野车辆开发”，以样机工作装置液压系统为研究对象，利用AMESim仿真软件对液压系统特性进行仿真研究并进行了实验研究。 论文主要进行了以下几个方面的工作：介绍了样机具有越野功能的专用化特点、国内外挖掘机液压系统发展情况与趋势。说明了挖掘机工作装置基本组成并结合挖掘机实际工况对液压系统提出了设计要求。对挖掘机的挖掘力、工作范围进行了计算分析。针对挖掘机两大类液压系统：开中心系统和闭中心系统进行了研究分析。对全功率、分功率、交叉功率控制进行了原理分析。对样机采用的交叉功率-负流量控制系统进行了静态、动态数学模型的推导并分析了影响变量泵排量的参数。以样机工作装置液压系统原理、交叉功率-负流量控制原理、变量泵功率曲线等为基础，在AMESim平台上搭建了变量泵控制系统、多路阀控制系统、工作装置、回转系统的AMESim仿真模型，，在空载工况下对工作装置液压系统中的动臂、斗杆、铲斗、回转液压回路分别进行了独立动作仿真，通过仿真发现：工作装置回转速度过高，造成液压冲击过大；同时发现铲斗液压缸行程过大，易造成挖掘工作过程中铲斗与斗杆之间的碰撞。通过对样机工作装置液压系统进行的实验研究，验证了仿真模型的正确性，并分析了系统的性能，为样机进一步改进以达到量产化和以后的研究工作者提供了一定参考。针对回转过程中，当工作装置由极限位置转动至中间位置急停时，回转油缸压力出现剧烈振荡的现象，提出了在两回转油缸进出口处连接两个串联的补油溢流阀的解决方案。
【关键词】：2DOF 液压系统 AMESim 交叉功率控制 负流量控制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU621;TH137
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 课题研究意义与目的12-13
• 1.2 铰接轮式越野车辆发展概况13-14
• 1.3 挖掘机液压系统发展概况14-22
• 1.3.1 国内外发展概况与趋势14-17
• 1.3.2 液压系统分类17-22
• 1.4 研究内容与研究方法22-24
• 第2章 具有 2DOF 铰接车体挖掘机工作装置液压系统分析24-34
• 2.1 具有 2DOF 铰接车体挖掘机工作装置基本组成24-25
• 2.2 具有 2DOF 铰接车体挖掘机液压系统的设计要求25
• 2.3 具有 2DOF 铰接车体挖掘机作业分析25-29
• 2.3.1 典型工况分析25-27
• 2.3.2 反铲挖掘力分析27-28
• 2.3.3 作业范围分析28-29
• 2.4 具有 2DOF 铰接车体挖掘机液压控制系统分析29-33
• 2.4.1 中位开式多路阀系统分析30-32
• 2.4.2 交叉功率控制系统原理分析32
• 2.4.3 负流量控制系统原理分析32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 交叉功率和负流量控制数学模型推导34-54
• 3.1 交叉功率静态特性分析34-39
• 3.1.1 载荷柱塞静态分析35
• 3.1.2 载荷柱塞和换向阀芯静态关系35-36
• 3.1.3 载荷柱塞和伺服柱塞静态关系36-37
• 3.1.4 交叉功率控制压力-流量函数关系37-39
• 3.2 交叉功率控制动态数学模型推导39-46
• 3.2.1 正向传递运动方程40-42
• 3.2.2 反馈通道运动方程42-43
• 3.2.3 执行机构运动方程43-44
• 3.2.4 交叉功率控制动态方程44-46
• 3.3 负流量控制静态特性分析46-49
• 3.3.1 负流量控制压力分析47
• 3.3.2 先导柱塞静态分析47-48
• 3.3.3 连杆机构静态分析48-49
• 3.3.4 负流量控制压力-流量函数关系49
• 3.4 负流量控制数学模型49-51
• 3.4.1 先导柱塞运动方程49
• 3.4.2 连杆机构运动方程49-50
• 3.4.3 负流量控制动态方程50-51
• 3.5 本章小结51-54
• 第4章 基于 AMESim 的工作装置液压系统建模54-70
• 4.1 变量泵控制系统建模54-56
• 4.2 基于机械库的工作装置建模56-57
• 4.3 多路阀控制系统建模及仿真分析57-62
• 4.3.1 动臂液压系统回路58-59
• 4.3.2 斗杆液压系统回路59-60
• 4.3.3 回转液压系统回路60-62
• 4.4 工作装置液压系统 AMESim 模型建立及仿真分析62-68
• 4.4.1 工作装置液压系统 AMESim 模型建立62-63
• 4.4.2 工作装置液压系统 AMESim 模型仿真分析63-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第5章 工作装置液压系统实验研究70-82
• 5.1 工作装置液压系统实验概况70-72
• 5.1.1 实验仪器与设备70
• 5.1.2 工作装置液压系统实验测点布置70-72
• 5.1.3 实验工况72
• 5.2 实验结果分析72-77
• 5.3 实验结果与仿真结果对比分析77-79
• 5.4 回转液压系统改进方案79-80
• 5.5 本章小结80-82
• 第6章 总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-88
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果88-90
• 致谢90

【参考文献】

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本文编号：762336