旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)節(jié)能與定位控制的研究

【摘要】： 旋挖鉆機(jī)是工程機(jī)械行業(yè)中機(jī)電液一體化的施工設(shè)備，用于完成深基礎(chǔ)樁的鉆孔作業(yè)，孔深可達(dá)數(shù)十米。上車回轉(zhuǎn)是在作業(yè)中使用很頻繁的動作，而其回轉(zhuǎn)定位精度關(guān)系到鉆孔作業(yè)成樁質(zhì)量；上車回轉(zhuǎn)由啟動、回轉(zhuǎn)、制動三個階段構(gòu)成，回轉(zhuǎn)負(fù)荷變化大，系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)與動作控制設(shè)計關(guān)系到系統(tǒng)節(jié)能與工作效率的提高。 本文針對回轉(zhuǎn)動作的基本特點，通過對工程機(jī)械傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的分析，結(jié)合電液比例控制技術(shù)、負(fù)荷傳感控制技術(shù)、能量回收技術(shù)，設(shè)計了上車回轉(zhuǎn)電液比例閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。通過負(fù)荷傳感控制技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)隨負(fù)載變化的功率匹配，采用蓄能器吸收制動能量的能量回收技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能控制需要。通過電液比例控制技術(shù)、負(fù)荷傳感技術(shù)與制動能量回收技術(shù)的復(fù)合運用，提高系統(tǒng)回轉(zhuǎn)控制定位精度。采用功率鍵合圖的方法建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；使用MATLAB的仿真軟件對參數(shù)變化和蓄能器應(yīng)用對系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果表明蓄能器的存在使能量的節(jié)約達(dá)到最大限度的滿足，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)與PID控制參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，可使控制精度大幅度提高，系統(tǒng)設(shè)計符合回轉(zhuǎn)工藝要求。以SWDM-20旋挖鉆機(jī)為實驗平臺進(jìn)行回轉(zhuǎn)實驗，實驗結(jié)果表明系統(tǒng)設(shè)計符合實際動作控制要求，達(dá)到了節(jié)能及定位精度控制目的。 【關(guān)鍵詞】：回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 負(fù)荷傳感 節(jié)能 定位精度 功率鍵合圖 仿真
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TU621
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 旋挖鉆機(jī)的發(fā)展及技術(shù)特點8-12
• 1.2.1 國外旋挖鉆機(jī)的發(fā)展8-9
• 1.2.2 國內(nèi)旋挖鉆機(jī)的發(fā)展9-10
• 1.2.3 旋挖鉆機(jī)的技術(shù)特點10-12
• 1.3 旋挖鉆機(jī)應(yīng)用前景12-13
• 1.4 旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)系統(tǒng)概述13
• 1.5 本課題的意義、研究內(nèi)容及關(guān)鍵問題13-15
• 1.5.1 本課題的意義13-14
• 1.5.2 本課題的研究內(nèi)容14
• 1.5.3 本課題的關(guān)鍵問題14-15
• 1.6 本章小結(jié)15-16
• 第二章 旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)設(shè)計16-30
• 2.1 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)分析16
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)技術(shù)16-17
• 2.2.1 電液比例技術(shù)16-17
• 2.2.2 負(fù)荷傳感技術(shù)17
• 2.3 現(xiàn)有回轉(zhuǎn)系統(tǒng)方案的分析比較17-18
• 2.3.1 方案一原理圖及其分析17-18
• 2.3.2 方案二原理圖及其分析18
• 2.4 新型回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計思路與原理圖18-22
• 2.4.1 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計思路18-21
• 2.4.2 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)原理圖21-22
• 2.5 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)元件選擇22-29
• 2.5.1 馬達(dá)的確定22-26
• 2.5.2 液壓泵的確定26-27
• 2.5.3 液壓控制閥的確定27
• 2.5.4 液壓輔助元件的確定27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計30-40
• 3.1 電氣控制系統(tǒng)概述30
• 3.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計30-39
• 3.2.1 設(shè)計方案30-31
• 3.2.2 信號采集與處理31
• 3.2.3 硬件配置31-36
• 3.2.3.1 單片機(jī)31-32
• 3.2.3.2 傳感器及其供電電源32-33
• 3.2.3.3 PWM功率放大器33-34
• 3.2.3.4 模擬信號處理部分34-35
• 3.2.3.5 電源部分35
• 3.2.3.6 鍵盤接口35-36
• 3.2.3.7 液晶顯示器接口36
• 3.2.4 電氣控制程序流程設(shè)計36-39
• 3.3 本章小節(jié)39-40
• 第四章 旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)建模40-53
• 4.1 數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)概念40-42
• 4.1.1 數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)建模及其過程40-41
• 4.1.2 液壓系統(tǒng)建模常用方法41-42
• 4.2 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)建模42-52
• 4.2.1 功率鍵合圖的構(gòu)成和符號42-43
• 4.2.2 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)功率鍵合圖及其變量定義43-46
• 4.2.3 根據(jù)功率鍵合圖建立數(shù)學(xué)模型46-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)仿真及分析53-69
• 5.1 仿真的必要性53
• 5.2 仿真軟件 Matlab簡介53-54
• 5.3 仿真參數(shù)的確定54-57
• 5.4 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)仿真分析57-66
• 5.4.1 負(fù)荷傳感部分的仿真及分析57-59
• 5.4.2 馬達(dá)回轉(zhuǎn)啟動、制動仿真及分析59-66
• 5.4.2.1 啟動直至穩(wěn)定回轉(zhuǎn)的仿真分析61-63
• 5.4.2.2 比例電磁閥逐漸關(guān)閉時的仿真及分析63-65
• 5.4.2.3 蓄能器制動馬達(dá)65-66
• 5.5 回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)節(jié)能、定位控制與效率分析66-68
• 5.5.1 節(jié)能分析66-67
• 5.5.2 定位控制分析67
• 5.2.3 效率分析67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 第六章 旋挖鉆機(jī)上車回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的檢測與分析69-75
• 6.1 實驗?zāi)康暮头椒?/span>69
• 6.1.1 實驗?zāi)康?/span>69
• 6.1.2 實驗方法69
• 6.2 實驗平臺、檢測設(shè)備及其連接69-73
• 6.2.1 實驗平臺概述69-70
• 6.2.2 實驗檢測設(shè)備介紹70-73
• 6.2.2.1 多系統(tǒng)5050手持式測量設(shè)備70-71
• 6.2.2.2 測試軟件hydrowin3271-72
• 6.2.2.3 實驗設(shè)備連接72-73
• 6.3 實驗結(jié)果與仿真結(jié)果比較分析73-74
• 6.4 本章小結(jié)74-75
• 第七章 總結(jié)與展望75-77
• 7.1 總結(jié)75
• 7.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間主要研究成果82

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