液壓挖掘機(jī)負(fù)荷傳感系統(tǒng)的仿真研究及節(jié)能分析

【摘要】： 液壓挖掘機(jī)是一種功能典型、工況復(fù)雜、用途非常廣泛的工程機(jī)械,由于全球能源危機(jī)及對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)要求的提高,液壓挖掘機(jī)的節(jié)能研究已成為一個(gè)非常迫切、具有發(fā)展前景的課題。本文從液壓泵與負(fù)載匹配的角度出發(fā),以挖掘機(jī)負(fù)荷傳感節(jié)能系統(tǒng)為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究分析挖掘機(jī)的節(jié)能性與操控性,主要工作如下: 1)綜述了液壓挖掘機(jī)節(jié)能控制的意義,分析、比較了國(guó)內(nèi)外挖掘機(jī)各種節(jié)能系統(tǒng)的特點(diǎn),在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)有條件,設(shè)計(jì)了一套具有方便獲取操縱信息和易于控制等優(yōu)點(diǎn)的液壓挖掘機(jī)負(fù)荷傳感節(jié)能系統(tǒng)。 2)分析了挖掘機(jī)負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)各主要元件的內(nèi)部構(gòu)造原理及建模依據(jù),建立了負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)的AMESim仿真模型,利用模型對(duì)負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明負(fù)荷傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了泵和負(fù)載的壓力、流量匹配,具有良好的節(jié)能效果及操作特性。 3)對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析,確定了各執(zhí)行器狀態(tài)(液壓缸長(zhǎng)度及馬達(dá)轉(zhuǎn)角)與挖掘機(jī)各工作裝置中關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系以及外負(fù)載與系統(tǒng)壓力之間的關(guān)系,建立了挖掘機(jī)工作裝置的AMESim仿真模型。 4)同時(shí)考慮了負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)模型及工作裝置力學(xué)模型,建立了負(fù)荷傳感液壓挖掘機(jī)整機(jī)模型,并對(duì)挖掘機(jī)挖掘工作過(guò)程進(jìn)行模擬仿真研究,結(jié)果表明負(fù)荷傳感系統(tǒng)較傳統(tǒng)的定量節(jié)流系統(tǒng)及負(fù)流量系統(tǒng)能量利用率更高、操縱特性更好。 5)采用電子流量分配及電子壓力補(bǔ)償技術(shù)對(duì)負(fù)荷傳感系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),設(shè)計(jì)了電液負(fù)荷傳感系統(tǒng),通過(guò)仿真對(duì)比了兩種系統(tǒng)的節(jié)能效果及操縱特性,仿真結(jié)果驗(yàn)證了電液負(fù)荷傳感系統(tǒng)的節(jié)能效果及操縱特性更好。 6)搭建了挖掘機(jī)負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)節(jié)能效果與操作特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證了負(fù)荷傳感系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果及操縱特性。 【關(guān)鍵詞】：液壓挖掘機(jī) 負(fù)荷傳感 整機(jī)建模 仿真 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TU621
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題提出背景及意義9-10
• 1.2 液壓挖掘機(jī)的基本組成10-12
• 1.2.1 液壓挖掘機(jī)的基本組成11
• 1.2.2 液壓挖掘機(jī)的主要工況特點(diǎn)11-12
• 1.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用概況12-13
• 1.3.1 國(guó)外應(yīng)用狀況12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況13
• 1.4 國(guó)內(nèi)外液壓挖掘機(jī)節(jié)能研究發(fā)展概況13-16
• 1.4.1 國(guó)外液壓挖掘機(jī)節(jié)能研究概況14-15
• 1.4.2 國(guó)內(nèi)液壓挖掘機(jī)節(jié)能研究概況15-16
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容16-18
• 第二章 液壓挖掘機(jī)能量損失及負(fù)荷傳感系統(tǒng)分析18-36
• 2.1 液壓挖掘機(jī)的能量損失分析18-20
• 2.1.1 機(jī)械摩擦損失18
• 2.1.2 液壓系統(tǒng)中的壓力損失18-19
• 2.1.3 液壓系統(tǒng)中的流量損失19-20
• 2.1.4 液壓泵與負(fù)載的匹配不當(dāng)而引起的能量損失20
• 2.1.5 液壓泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配不當(dāng)而引起的能量損失20
• 2.2 液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)分類20-22
• 2.2.1 開(kāi)中心系統(tǒng)21
• 2.2.2 閉中心系統(tǒng)21-22
• 2.3 定量系統(tǒng)22
• 2.4 變量系統(tǒng)22-29
• 2.4.1 恒功率系統(tǒng)22-25
• 2.4.2 壓力切斷25
• 2.4.3 負(fù)流量控制系統(tǒng)25-26
• 2.4.4 正流量控制系統(tǒng)26-27
• 2.4.5 負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)27-29
• 2.5 液壓挖掘機(jī)負(fù)荷傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)29-34
• 2.5.1 負(fù)荷傳感系統(tǒng)的節(jié)能特性分析與比較30-31
• 2.5.2 液壓系統(tǒng)原理圖31-32
• 2.5.3 負(fù)載敏感液壓泵32
• 2.5.4 多路閥32-34
• 2.5.5 電手柄34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第三章 液壓挖掘機(jī)負(fù)荷傳感系統(tǒng)建模36-66
• 3.1 AMESim軟件介紹36-37
• 3.2 負(fù)載敏感泵分析與建模37-48
• 3.2.1 負(fù)載敏感泵基本原理38
• 3.2.2 負(fù)載敏感泵建模理論38-41
• 3.2.3 負(fù)載敏感泵的AMESim模型建立及仿真研究41-48
• 3.3 多路閥分析與建模48-52
• 3.3.1 多路閥的結(jié)構(gòu)及原理48-49
• 3.3.2 多路閥模型的建立49-52
• 3.4 負(fù)荷傳感液壓系統(tǒng)的仿真分析研究52-57
• 3.4.1 單路執(zhí)行器動(dòng)作時(shí)的液壓系統(tǒng)仿真研究54
• 3.4.2 兩路執(zhí)行器復(fù)合動(dòng)作時(shí)的液壓系統(tǒng)仿真研究54-57
• 3.5 液壓挖掘機(jī)工作裝置分析與建模57-64
• 3.5.1 液壓挖掘機(jī)工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析57-60
• 3.5.2 液壓挖掘機(jī)工作裝置的動(dòng)力學(xué)分析60-63
• 3.5.3 液壓挖掘機(jī)工作裝置模型建立63-64
• 3.6 液壓挖掘機(jī)整機(jī)建模64-65
• 3.7 本章小結(jié)65-66
• 第四章 挖掘機(jī)工作過(guò)程仿真研究及能耗分析66-77
• 4.1 挖掘機(jī)復(fù)合挖掘工作過(guò)程仿真研究66-68
• 4.1.1 負(fù)載模擬66-67
• 4.1.2 復(fù)合挖掘工作循環(huán)仿真研究67-68
• 4.2 負(fù)荷傳感系統(tǒng)的節(jié)能效果分析68-71
• 4.2.1 不同挖掘方式的仿真研究與能耗分析68-70
• 4.2.2 與其它液壓系統(tǒng)的能耗比較70-71
• 4.3 負(fù)荷傳感系統(tǒng)的改進(jìn)及仿真研究71-76
• 4.3.1 電液負(fù)荷傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理71-73
• 4.3.2 電液負(fù)荷傳感系統(tǒng)的仿真研究及特性分析73-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 第五章 實(shí)驗(yàn)研究77-86
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容77
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>77
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容77
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建77-80
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原理77-78
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建78-80
• 5.3 實(shí)驗(yàn)步驟及其結(jié)果分析80-85
• 5.3.1 單路執(zhí)行器動(dòng)作實(shí)驗(yàn)81-83
• 5.3.2 兩路執(zhí)行器復(fù)合動(dòng)作實(shí)驗(yàn)83-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士期間主要研究成果95

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