基于雙閥芯的挖掘機動臂控制系統(tǒng)特性及節(jié)能研究

【摘要】： 由于人們對能源危機的認識和環(huán)保意識的不斷提高,全球都在尋求最佳的低碳生產(chǎn)、生活方式。在工程機械方面,特別是對挖掘機的節(jié)能研究已成為極具發(fā)展前景的課題。在此背景下,本文以雙閥芯系統(tǒng)為研究對象,比較研究了LUDV(德文：Last Unabhangige Durchfluss Vereilung;漢譯為：與負載無關(guān)的流量分配)系統(tǒng),對雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)進行建模分析,同時利用聯(lián)合仿真技術(shù)對雙閥芯系統(tǒng)在挖掘機上的應(yīng)用進行了較為深入的靜動態(tài)特性分析和節(jié)能研究。論文主要工作如下： 綜述了國內(nèi)外對雙閥芯技術(shù)在挖掘機節(jié)能控制方面的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀。分析了雙閥芯系統(tǒng)的工作原理,結(jié)合工程機械執(zhí)行機構(gòu)大多數(shù)是非對稱缸的情況,建立了雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)數(shù)學模型,并編寫Matlab程序?qū)ο到y(tǒng)靜動態(tài)特性和節(jié)能情況進行了分析,結(jié)果表明控制雙閥芯系統(tǒng)進出油口閥芯位移比值m1、m2在液壓缸兩腔有效面積比值n的一定范圍內(nèi),系統(tǒng)可獲得較好靜動態(tài)特性和節(jié)能效果。 建立了挖掘機動力學Adams仿真模型。分析了雙閥芯系統(tǒng)主要元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理,提出將雙閥芯系統(tǒng)中CV(Conditioning Valve)閥流量分配方式與LUDV系統(tǒng)流量分配方式統(tǒng)一起來,建立了控制挖掘機動臂的LUDV系統(tǒng)和雙閥芯系統(tǒng)兩套AMESim仿真模型。為后續(xù)仿真比較LUDV系統(tǒng)與雙閥芯系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。 分別對挖掘機LUDV系統(tǒng)和雙閥芯系統(tǒng)進行了仿真分析,并且分析了LUDV系統(tǒng)節(jié)流面積比值和雙閥芯系統(tǒng)不同進出油口閥芯位移比值對挖掘機動臂執(zhí)行機構(gòu)壓力、位移響應(yīng)的影響以及在此基礎(chǔ)上能耗情況。仿真結(jié)果驗證了雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)的理論分析,為雙閥芯系統(tǒng)的進一步研究提供了具有指導意義的理論依據(jù)和控制方法。同時建立了基于雙閥芯的挖掘機動臂勢能再生控制系統(tǒng)仿真模型,為后續(xù)實驗研究提供了相關(guān)的控制數(shù)據(jù)。 為獲得更準確的仿真模型和對仿真數(shù)據(jù)進行對比驗證,搭建了LUDV系統(tǒng)和雙閥芯系統(tǒng)兩套挖掘機實驗平臺。實驗表明,所建模型和仿真數(shù)據(jù)是正確、可靠的,同時也驗證了對雙閥芯系統(tǒng)的理論分析正確性。 【關(guān)鍵詞】：雙閥芯 挖掘機 聯(lián)合仿真 靜動態(tài)特性 節(jié)能
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TU621
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 論文提出的背景及意義8
• 1.2 挖掘機節(jié)能技術(shù)研究發(fā)展概述8-10
• 1.3 挖掘機雙閥芯系統(tǒng)應(yīng)用及節(jié)能研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容12-14
• 第二章 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)數(shù)學建模及分析14-34
• 2.1 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)數(shù)學建模14-25
• 2.1.1 基本模型簡述14-15
• 2.1.2 負載壓力和負載流量的定義15
• 2.1.3 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)的基本方程15-22
• 2.1.4 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)的傳遞函數(shù)22-24
• 2.1.5 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)傳遞函數(shù)的簡化24-25
• 2.2 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)數(shù)學模型分析25-31
• 2.2.1 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)靜態(tài)壓力特性分析25-26
• 2.2.2 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)動態(tài)壓力特性分析26-30
• 2.2.3 雙閥芯控制非對稱缸系統(tǒng)節(jié)能分析30-31
• 2.3 本章小結(jié)31-34
• 第三章 基于雙閥芯的挖掘機動臂控制系統(tǒng)建模34-46
• 3.1 Adams與AMESim的聯(lián)合仿真簡介34-36
• 3.2 基于Adams平臺的挖掘機虛擬樣機建模36
• 3.3 挖掘機液壓系統(tǒng)建模36-45
• 3.3.1 負載敏感泵建模36-39
• 3.3.2 LUDV系統(tǒng)多路閥建模39-41
• 3.3.3 雙閥芯系統(tǒng)建模41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于雙閥芯的挖掘機動臂控制系統(tǒng)仿真及能耗研究46-66
• 4.1 挖掘機LUDV系統(tǒng)仿真及能耗研究46-52
• 4.2 挖掘機雙閥芯系統(tǒng)仿真及能耗研究52-59
• 4.3 雙閥芯系統(tǒng)與LUDV系統(tǒng)仿真對比分析59-60
• 4.4 基于雙閥芯的挖掘機動臂勢能再生控制系統(tǒng)仿真研究60-64
• 4.4.1 基于雙閥芯的挖掘機動臂勢能再生控制系統(tǒng)建模60-61
• 4.4.2 基于雙閥芯的挖掘機動臂勢能再生控制系統(tǒng)仿真研究61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 實驗研究66-80
• 5.1 實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容66
• 5.2 實驗設(shè)備66-69
• 5.2.1 測試用液壓挖掘機68
• 5.2.2 VALVE F(X)檢測軟件68
• 5.2.3 液壓測試儀68-69
• 5.3 實驗準備工作69-74
• 5.3.1 傳感器以及雙閥芯系統(tǒng)的安裝69-70
• 5.3.2 變量泵轉(zhuǎn)速測定70-71
• 5.3.3 控制程序模塊的設(shè)計71-72
• 5.3.4 雙閥芯系統(tǒng)手柄指令的設(shè)計72-74
• 5.4 實驗步驟與結(jié)果分析74-79
• 5.4.1 基于LUDV系統(tǒng)的挖掘機動臂單動作實驗與結(jié)果分析74-75
• 5.4.2 基于雙閥芯系統(tǒng)的挖掘機動臂單動作實驗與結(jié)果分析75-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-87
• 攻讀學位期間主要的研究成果87
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表及錄用論文情況87

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