压桩机用起重机过载保护控制系统研究

发布时间：2017-08-31 14:40

  本文关键词：压桩机用起重机过载保护控制系统研究

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【摘要】：压桩机用起重机是桩工机械产品液压静力压桩机的重要组成部分。目前起重机的过载问题会导致吊臂使用寿命的降低甚至发生折断的安全事故,因此本文对压桩机用起重机过载保护控制系统进行了研究。 首先,本文在分析压桩机用起重机过载工况的基础上,提出了过载保护控制系统总体设计方案。该方案通过采集变幅油缸工作油压和吊臂仰角等参数,来确定起重机的起吊能力进而判定其是否过载；利用比例减压阀控制卷扬马达工作油口压力进而控制了卷扬提升力,利用比例换向阀控制的变幅油缸实现了对吊臂仰角的控制,从而实现了起重机的过载保护。 其次,根据过载保护控制系统的总体方案进行了液压系统和电控系统的设计。对各种工况的过载条件与过载保护控制策略及控制参数进行了分析研究；电控系统以PLC可编程控制器为核心,采用液晶触摸屏实现了人机交互界面的开发。 再次,对起重机变幅系统进行了数学建模和仿真研究。建立了基于键合图理论的变幅系统数学模型,利用AMESim和Motion联合仿真的方法对变幅系统吊臂负载下降过载工况进行了仿真研究,得到了过载制动时兼顾平稳性和快速性的比例换向阀最优关闭时间值为0.2s的结论,进而确定了保证吊臂制动位置精确的提前量设定值。 最后,对变幅系统吊臂负载下降过载工况进行了实验研究。搭建了液压静力压桩机用起重机大型实验平台,实验结果验证了过载保护控制系统设计的可行性以及变幅系统仿真模型和其求解结果的正确性。 综上所述,本研究为压桩机用起重机过载保护控制提供了理论支撑和实验依据,对其应用于工程实践具有一定的理论意义和实用价值。
【关键词】：起重机 过载保护 变幅系统 键合图 仿真研究
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU67;TH218
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 压桩机用起重机概述10-11
• 1.1.1 压桩机用起重机结构组成及工作原理10
• 1.1.2 压桩机用起重机技术现状及特点10-11
• 1.2 起重机安全保护技术研究现状11-17
• 1.2.1 起重机液压系统研究现状11-15
• 1.2.2 起重机安全监控技术研究现状15-17
• 1.3 起重机变幅系统动力学研究现状17-18
• 1.4 课题来源和研究意义18-19
• 1.5 课题研究内容和方法19-21
• 2 过载保护控制系统方案设计21-41
• 2.1 起重机起重能力分析21-29
• 2.1.1 起重机额定起吊能力分析22-28
• 2.1.2 起重机实时起吊重量分析28-29
• 2.1.3 卷扬机构马达起升控制压力分析29
• 2.2 过载工况分析及过载保护总体方案设计29-31
• 2.2.1 过载工况分析29-30
• 2.2.2 过载保护控制系统总体方案30-31
• 2.3 过载保护液压系统设计31-35
• 2.3.1 液压系统的设计要求31-32
• 2.3.2 液压系统总体方案设计32-35
• 2.4 过载保护电控系统设计35-40
• 2.4.1 电控系统硬件设计36-38
• 2.4.2 起重机过载保护控制策略38-39
• 2.4.3 人机界面的实现39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 过载保护变幅系统数学模型41-55
• 3.1 功率键合图法41-44
• 3.1.1 键合图建模方法特点41
• 3.1.2 键合图基本元件41-42
• 3.1.3 阻性、容性元件分析42-44
• 3.2 变幅系统模型44-53
• 3.2.1 变幅液压系统模型45-47
• 3.2.2 变幅机构模型47-52
• 3.2.3 变幅系统模型52-53
• 3.3 变幅系统状态方程53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 4 过载保护变幅系统仿真研究55-72
• 4.1 仿真研究实现方法55-57
• 4.2 基于AMESim的变幅液压系统仿真模型建立57-60
• 4.2.1 变幅液压系统关键元件建模57-60
• 4.2.2 变幅液压系统仿真模型建立60
• 4.3 基于Motion的变幅结构仿真模型建立60-62
• 4.3.1 创建变幅机构的多刚体动力学模型60-61
• 4.3.2 创建变幅机构的刚柔耦合多体模型61-62
• 4.4 变幅系统仿真模型建立62-63
• 4.4.1 Co-Simulation接口定义62
• 4.4.2 变幅系统的仿真模型62-63
• 4.5 吊臂负载下降过载工况仿真研究63-71
• 4.5.1 仿真求解64-68
• 4.5.2 平稳性、快速性分析68-69
• 4.5.3 精确性分析69-71
• 4.6 本章小结71-72
• 5 实验研究72-76
• 5.1 实验目的72
• 5.2 实验内容72
• 5.3 实验方案72-73
• 5.4 实验与仿真结果对比分析73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-79
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 研究展望77-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间主要研究成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 付永领;赵克;祁晓野;纪友哲;;比例方向阀控船舶操舵系统压力冲击抑制[J];北京航空航天大学学报;2010年06期

2 赵福令;赵海涛;王欣;王惠民;宋晓光;;基于ARM的履带起重机力矩限制器系统设计[J];工程机械;2010年02期

3 王震山;;汽车起重机SBBLDL25型负载传感电液比例控制多路阀[J];工程机械;2012年01期

4 仲作阳;孟光;荆建平;李明;;汽车起重机变幅机构的多领域耦合动力学建模仿真[J];工程机械;2012年02期

5 姚林晓;师素娟;董贵恒;;柔性多体系统动力学研究方法及其发展[J];华北水利水电学院学报;2010年05期

6 潘权;贺尚红;;汽车起重机变幅系统机液耦合动力学建模[J];长沙理工大学学报(自然科学版);2009年01期

7 时峰;;LMS Virtual.Lab Motion新一代多体动力学软件[J];CAD/CAM与制造业信息化;2008年12期

8 唐修俊;部小平;周斌;罗军;朱经伟;;汽车起重机力矩限制器的研究[J];建筑机械化;2008年12期

9 张爱武;;中大吨位汽车起重机液压系统设计[J];建筑机械;2007年23期

10 林贵瑜;杨建伟;;起重机额定载荷曲线的研究[J];建筑机械;2010年15期

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1 陈晋市;滑移装载机行走系统研究[D];吉林大学;2012年

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