大型矿用液压挖掘机电液控制系统的建模及仿真

发布时间：2017-05-27 07:05

  本文关键词：大型矿用液压挖掘机电液控制系统的建模及仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 大型矿用液压挖掘机是集成了机械、液压和计算机控制技术的大型复杂机电系统,主要用于各种大规模露天矿山的开采、煤炭和尾矿等物料的铲装及大型基础建设,对比机械式电铲,具有整机重量轻、调速范围大、机动性好和卸载精确等优点,代表着露天开采设备的发展方向。目前国外大型液压挖掘机制造技术已非常成熟,最大机型斗容为50 m3,机重达900 t。国内在这一装备领域还处于空白,没有企业制造过斗容量大于12 m3的液压挖掘机,所用大吨位机型完全依赖进口。在此背景下,太重集团公司决定研制国内首台斗容15 m3、机重260 t的大型矿用液压挖掘机,为进一步研制斗容量更大的机型做前期准备。 为了完成挖掘机的设计,在机器制造之前就能对整机的工作特性有一个比较全面的了解,需要采用数字仿真技术。目前国内外采用的方法有:(1)利用ADAMS软件对挖掘机工作装置进行动力学仿真,设计机械结构,但这种方法只能解决机构优化问题,不能较准确的施加液压系统对工作装置的驱动,更无法准确分析机器的作业效率及能耗。(2)利用液压系统仿真软件对挖掘机液压系统进行设计,由于不能准确施加挖掘过程各执行器受到的负载力,提供各执行器所驱动的负载质量随挖掘姿态和速度的变化关系,不能准确模拟挖掘机真实的工作环境。为了克服两种方法的不足,完成研发工作,制定的技术路线是对挖掘机作业过程进行多体动力学和液压系统的联合仿真研究。 论文用ADAMS软件和AMESim软件对设计的矿用挖掘机工作装置和液压系统进行联合仿真,通过仿真确定所开发机型的各项设计参数。具体内容有: 1.运用数学方法建立正铲液压挖掘机挖掘过程的挖掘力模型,分析其最大挖掘阻力。 2.建立挖掘机运动工况数学模型;对其工作零部件用Pro/E软件进行三维实体建模和虚拟装配,利用MECH/Pro接口软件将装配模型导入到动力学仿真软件ADAMS中,添加约束和驱动,仿真分析特殊运动工况。 3.用AMESim软件建立液压控制系统模型,通过接口用ADAMS和AMESim软件进行机械机构和液压系统的联合仿真,分析挖掘机水平推压工况最大推压力及工作循环中各工作部件对其旋转轴的转动惯量。 4.分析各工况下动力系统的功率匹配;通过联合仿真挖掘机作业工况,分析挖掘机的工作效率和能量利用率;提出流量再生液压系统,对比原系统和流量再生系统的能量损耗情况。
【关键词】：大型矿用液压挖掘机 ADAMS AMESim 联合仿真 能耗分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TD42
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 大型液压挖掘机的发展概况10-11
• 1.2 大型液压挖掘机的研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 挖掘机节能控制技术研究13-17
• 1.3.1 改善元件的性能的节能研究13
• 1.3.2 改进液压系统的节能研究13-15
• 1.3.3 改善动力系统功率匹配的节能研究15-17
• 1.4 本课题的主要研究内容及论文创新点17-20
• 第二章 正铲液压挖掘机挖掘力模型的建立20-36
• 2.1 引言20
• 2.2 正铲挖掘机的结构形式20-22
• 2.3 挖掘力数学模型的建立22-24
• 2.3.1 挖掘机各点位置坐标模型的建立22-23
• 2.3.2 油缸对铰点力臂的计算23-24
• 2.4 挖掘力分析24-30
• 2.4.1 工作油缸的理论挖掘力25-26
• 2.4.2 整机的理论挖掘力26-30
• 2.4.3 整机的实际挖掘力30
• 2.5 水平推压力的计算30-31
• 2.6 挖掘阻力分析31-34
• 2.7 本章总结34-36
• 第三章 挖掘机运动学和动力学建模36-56
• 3.1 正铲液压挖掘机主要运动工况36-37
• 3.2 特殊运动工况37-40
• 3.3 各工作部件对其旋转轴转动惯量的确定40
• 3.4 工作装置动力学仿真模型的建立40-51
• 3.4.1 Pro/E 软件的功能特点41-43
• 3.4.2 建模并装配43-45
• 3.4.3 基于接口软件MECHANISM/Pro 模型的传递45-47
• 3.4.4 基于ADAMS/View 模型的建立47-51
• 3.5 最大挖掘包络图的确定51-54
• 3.6 本章总结54-56
• 第四章 基于AMESim 的挖掘机液压系统及联合仿真模型的建立56-70
• 4.1 AMESim 软件的功能56-57
• 4.2 AMESim 软件基本特性57
• 4.3 基于AMESim 软件的液压系统模型57-61
• 4.3.1 液压主泵模型的建立58-59
• 4.3.2 液压系统模型的建立59-61
• 4.4 联合仿真模型的建立61-64
• 4.4.1 概述61
• 4.4.2 联合仿真具体过程61-64
• 4.5 联合仿真64-69
• 4.5.1 负载的仿真模拟64-67
• 4.5.2 仿真结果分析67-69
• 4.5.2.1 转动惯量的确定67-68
• 4.5.2.2 水平挖掘力的确定68-69
• 4.6 本章小结69-70
• 第五章 基于联合仿真的动力系统功率匹配及节能分析70-102
• 5.1 前言70
• 5.2 动力系统功率匹配计算方法70-73
• 5.3 各工况分析73-93
• 5.3.1 动臂提升工况73-78
• 5.3.2 平推工况78-83
• 5.3.3 斗杆挖掘工况83-87
• 5.3.4 铲斗挖掘工况87-90
• 5.3.5 复合挖掘工况90-93
• 5.4 各工况功率消耗对比分析93
• 5.5 挖掘机流量再生技术研究93-101
• 5.5.1 流量再生控制原理94
• 5.5.2 流量再生控制系统仿真94-101
• 5.6 本章小结101-102
• 第六章 全文总结与工作展望102-104
• 6.1 论文总结102-103
• 6.2 工作展望103-104
• 参考文献104-107
• 致谢107-108
• 附录Ⅰ108-109
• 攻读硕士学位期间发表的论文109

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 谢地;权龙;;基于ADAMS和AMEsim的装载机联合仿真[J];矿山机械;2011年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王中峰;注塑机合模机构建模及运动特性仿真分析[D];太原理工大学;2011年

2 谢地;基于ADAMS和AMEsim的装载机联合仿真[D];太原理工大学;2011年

  本文关键词：大型矿用液压挖掘机电液控制系统的建模及仿真，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：399162