悬臂式掘进机截割部液压系统改进及仿真研究

发布时间：2017-09-21 14:51

  本文关键词：悬臂式掘进机截割部液压系统改进及仿真研究

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【摘要】：悬臂式掘进机作为井下巷道掘进的主要设备之一,是集截割、行走、装载及运输于一体的综采设备,它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高。截割部作为悬臂式掘进机的核心部件,承担着整个巷道的截割任务,为截割过程提供足够的截割力,其性能好坏直接影响到掘进机的掘进效率、开挖面的形状和使用寿命。液压系统作为截割部关键控制系统之一,其控制性能直接决定着悬臂式掘进机整体性能,因此对悬臂式掘进机截割部液压控制系统的研究对我国掘进机的发展具有重要意义。本文以悬臂式掘进机截割部液压系统为研究对象,首先,对截割头载荷进行了理论研究,得到了理论载荷的变化曲线,针对掘进机的工况特点,通过仿真分析得到了最优参数下截割头载荷的变化曲线,通过仿真计算对理论研究结论进行了验证。其次,针对改进后的液压系统,着重探究了截割部液压系统的控制模式,完成了液压系统的原理设计。再次,对主要元件的仿真模型进行了建立,建立了液压系统在不同控制方式时的仿真计算模型,通过仿真分析,验证了改进后液压系统的合理性,同时,探究了不同控制方式下液压缸的速度与压力动态响应特性和控制特性的变化规律。最后,针对悬臂式掘进机在截割过程中经常遇到突变载荷的工况,也为了对改进后的液压系统性能进行评价,引入了液压系统顺应特性的概念,参考工程实际参数对改进前后的液压系统进行了顺应性研究,得到了改进前后液压系统整体顺应性的变化曲线,同时得到了主要元件对液压系统顺应性影响的变化曲线,验证了改进后液压系统的合理性。本文的研究方法及结论为掘进机的设计及优化提供了借鉴,且对工程实际有一定的指导作用。
【关键词】：悬臂式掘进机 截割部 液压系统 建模 联合仿真 PID 模糊PID 顺应特性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD421.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.1.1 课题研究背景10
• 1.1.2 课题研究意义10-11
• 1.2 掘进机及液压系统国内外研究现状11-15
• 1.2.1 掘进机发展概况12-14
• 1.2.2 掘进机液压技术国内外研究现状14-15
• 1.3 课题来源及主要研究内容15-17
• 第2章 截割头载荷理论分析及优化17-32
• 2.1 掘进机的工况分析17
• 2.2 截割头载荷理论分析17-21
• 2.2.1 单齿载荷理论计算17-18
• 2.2.2 截割头整体载荷理论计算18-21
• 2.3 截割头关键设计参数分析21-22
• 2.4 截割头载荷仿真分析22-31
• 2.4.1 截割头有限元仿真优化23-26
• 2.4.2 截割头载荷仿真计算26-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 截割部液压系统改进设计32-43
• 3.1 传统截割部液压系统原理32-33
• 3.2 截割部液压系统主要参数确定33
• 3.3 截割部液压系统控制模式选择33-34
• 3.4 截割部液压系统设计34-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 截割部液压系统仿真分析43-61
• 4.1 主要元件仿真模型建立43-47
• 4.1.1 变量泵仿真模型43-44
• 4.1.2 比例溢流阀仿真模型44-45
• 4.1.3 比例调速阀仿真模型45-46
• 4.1.4 液压缸及负载仿真模型46-47
• 4.2 传统液压系统仿真47-49
• 4.2.1 液压系统仿真模型建立48
• 4.2.2 速度仿真48
• 4.2.3 压力仿真48-49
• 4.3 改进后液压系统闭环控制仿真49-52
• 4.3.1 闭环控制仿真模型建立49-50
• 4.3.2 速度闭环控制仿真50-51
• 4.3.3 压力闭环控制仿真51-52
• 4.4 改进后液压系统PID控制仿真52-56
• 4.4.1 PID控制仿真模型的建立52-54
• 4.4.2 PID参数优化54
• 4.4.3 速度PID控制仿真54-55
• 4.4.4 压力PID控制仿真55-56
• 4.5 改进后液压系统模糊PID控制仿真56-60
• 4.5.1 模糊PID控制器设计56-57
• 4.5.2 模糊PID控制仿真模型建立57-58
• 4.5.3 速度模糊PID控制仿真58-59
• 4.5.4 压力模糊PID控制仿真59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 截割部液压系统顺应性分析61-74
• 5.1 顺应性描述61-68
• 5.1.1 顺应性含义61-62
• 5.1.2 顺应性影响因素62-63
• 5.1.3 顺应性公式表达63-68
• 5.2 液压系统顺应性评价指标分析68-69
• 5.3 液压系统突变载荷顺应性仿真分析69-72
• 5.3.1 改进液压系统顺应性仿真70-71
• 5.3.2 传统液压系统顺应性仿真71-72
• 5.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果80-81
• 致谢81

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1 汪胜陆;孟国营;田R，

本文编号：895201