基于simulationx挖掘机液压系统联合仿真及能耗分析研究

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1、DOI:10．11832/j．issn．1000－4858．2013．11．022基于挖掘机液压系统联合SimulationX仿真及能耗分析研究宫立强1，于安才1，2，姜继海2，孟广良1Co-simulationofExcavatorHydraulicSystemBasedonSimulationXandEnergyAnalysisGONGLi-qiang1，YUAn-cai1，2，JIANGJi-hai2，MENGGuang-liang1(1．天津工程机械研究院，天津300409;2．哈尔滨工业大学机电工程学院，

2、黑龙江哈尔滨150080)摘要:为研究挖掘机液压系统的能耗损失，寻找节能的途径，采用SimulatinX仿真软件建立了挖掘机液压系统的仿真模型，采用CATIA软件建立了挖掘机的三维模型，利用两种软件进行仿真，获得了挖掘机标准循环工况下的能耗，结果表明工作机构中动臂缸在作业过程中能耗最大，多路阀中的出口节流损失和旁路损失最大，应该列为节能的重点。该研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。关键词:液压挖掘机;液压系统;联合仿真;能耗分析中图分类号:TH137文献标志码:B文章编号:1000-4858(2

3、013)11-0083-04引言或条件困难。另外，在新产品研发过程中，设备本身复杂制造成本高，短期内完成一个系统全面的测试和试液压挖掘机是一种用途广泛、工况复杂的工程机械，随着近年来石油价格的上涨，挖掘机使用成本不断增加，再加上排放标准要求的提高，节能型挖掘机已经成为发展的方向和趋势，国内外的挖掘机生产企业都投入大量人力、物力对挖掘机在作业过程中的能量消耗进行研究。但是，单纯运用试验方法对挖掘机作业过程中的耗能情况进行研究费工费时，而且变更参数收稿日期:2013-06-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(503

4、75033)作者简介:宫立强(1977—)，男，黑龙江兰西人，高级工程师，主要从事工程机械技术研发工作。通讯作者:于安才(1978—)，男，黑龙江富锦人，博士研究生。櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄(3)应保持液压系统附件表面的清洁，在光滑干净的表面，霉菌不易滋生，而在粗糙不洁表面，霉菌容易滋生蔓延，从而对防护层或金属基体产生破坏;(4)应改进45号合金工具钢和铸钢等金属材料的防护措施，或更换新型防腐蚀材料，以提高材料防腐蚀能力和保证材料表面的光滑;(

5、5)皮革对氟塑软管的钢丝编织层有较好的保护作用，在使用中应保护好皮革防护层，避免皮革层的机械损伤;(6)舰载机尽量在机库内停放，机库内的温度保持在60%以下，并对舰载机的机体内部空间进行通风干燥，从而对霉菌的生长繁殖进行抑制。参考文献:［1］缪良道．我国军用光学仪器生霉区域划分和维护方法［C］//航空装备保障技术及发展———航空装备保障技术专题研讨会论文集，2006，(6):348－353．王效安．国防仓储防霉学［M］．北京:国防工业出版社，2001．9．朱武峰．机械系统附件检修技术基础［M］．青岛:海军航空工程学

6、院青岛分院，2010．军用装备环境试验方法－霉菌试验，中华人民共和国国家军用标准GJB150．10A－2009［S］．国防科学技术工业委员会，2009．12．吕人豪．微生物腐蚀及其控制的研究．工业微生物学成就［M］．北京:科学出版社，1998．ＲezaJavaherdashti．MicrobiologicallyInfluencedCorrosion［M］．Springer-VerlagLondonLimited．2008．01．［2］［3］［4］［5］［6］液压与气动2013年第11期84

7、验难以实现，这些都制约着挖掘机行业的发展［1－3］。因此，仿真研究在挖掘机的研发初期是十分必要的，这对于指导后续产品设计以及生产试验都有着重要的意义。目前，国内外普遍采用对工作装置或液压系统单独仿真的方法研究挖掘机能耗情况，对挖掘机工作臂进行节能优化设计或自动控制问题的计算方法，主要是从机构设计角度考虑节能问题，但是挖掘过程的能耗主要来自液压系统，这种方法不能从根本上解决挖掘机的节能问题。通过数字仿真研究挖掘机液压系统的能耗问题的缺陷是不能准

8、确地模拟挖掘机在挖掘过程中的负载，随着挖掘姿态和速度的变化，挖掘机各杆件的转动惯量、质心位置是在不断变化的，挖掘机三个液压缸的受力也是在不断变化，所以单独应用某一软件对挖掘机的液压系统仿真时，不能考虑到挖掘机在动作过程中负载随着工作液压缸速度和位移的变化而变化的特性。本研究利用CATIA和SimulationX进行联合仿真，较好地解决了上述问题，对挖掘机在作