小型液压挖掘机节流控制系统建模与仿真研究

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1、中南大学硕士学位论文小型液压挖掘机节流控制系统建模与仿真研究姓名：叶鹏飞申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：郭勇20090519中南大学硕士学位论文摘要随着近年来国内工程机械行业的飞速发展，国产液压挖掘机不论从数量到品质都有了较大的提高。然而由于国内液压件制造水平和设计能力与国外的巨大差距使得挖掘机核心液压件(泵、主阀和马达)大部分仍采用进口件。严重制约了国内挖掘机行业的利润空间和发展潜力。本文正是在此背景下，以联系液压件设计参数(系统回路和各节流口参数)与挖掘机动态性能的关系为目的，对小型液压挖掘机节流控制系统和整机机构进行了

2、建模和仿真研究，论文的主要工作如下：综述了液压挖掘机液压系统、计算机仿真技术及液压系统仿真技术的发展现状。分析了小型液压挖掘机的组成特点、典型工况循环特点和液压系统基本回路原理。定性的分析了液压系统的各种能量损失。讨论了液压泵的各种控制方法。在Adams软件中建立了小型液压挖掘机整机主要机构的运动学和动力学模型，采用压力叠加法建立回转支承的摩擦阻力矩模型。在AMESim软件中建立了小型液压挖掘机节流控制系统核心部分(动臂、斗杆、铲斗和回转部分)相关的液压系统模型。分析了液压缸的摩擦力模型构成及计算方法。分析了三位六通型多路阀的原理和建模方

3、法。在Matlab软件中开发了过流面积计算程序，用于计算多路阀各节流口的过流面积相对于阀芯位移的曲线。介绍了AMESim软件中各种管道模型与液压油模型的特性和选用原则，介绍了Adams和AMESim软件联合仿真原理和使用方法。使用Adams和AMESim软件联合仿真，求解各种操作下液压系统及整机机构的动态响应，并与实验测试数据相比较，验证了模型的准确性。这些操作包括动臂、斗杆、铲斗及回转在不同发动机转速下的单动作，动臂+铲斗、动臂+斗杆、斗杆+铲斗及回转+动臂提升的复合动作。对液压挖掘机的典型作业循环进行了仿真分析，得到了其动态能耗分布特

4、征。总之本文论述了对小型液压挖掘机节流控制系统建模与仿真实验对比分析的具体过程和方法。为小型液压挖掘机主阀的设计提供了一种新颖而便捷的设计方法。关键词液压挖掘机，多路阀，联合仿真，能耗分布中南大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofconstructionmachineryinChina，thequalityandquantityofdomestichydraulicexcavatorhasimprovedgreatly．Butbecauseofthehugegapofhomeandabroadi

5、ndesigningandmanufacturingofhydrauliccomponents，mostkeyhydrauliccomponents(pump，main—valveandmotor)indomestichydraulicexcavatorhavetobeimported．Theprofitmarginandpotentialdevelopmentofdomesticexcavatorindustryisrestrictedbadly．Underthisbackground，aimingatconnectingthedesi

6、gnparameters(hydrauliccircuitandthrottle)ofhydrauliccomponentswiththedynamicperformanceofexcavator，thethesismakesresearchonmodelingandsimulationofthrottlegoverningsystemofmini—hydraulicexcavator．Themainresearchworkasfollows：Thedevelopmentstatusofexcavatorhydraulicsystem，c

7、omputersimulationtechnologyandhydraulicsimulationtechnologyissurveyed．Characteristic，typicalworkingconditionandfundamentalhydrauliccircuitofmini·excavatorareanalyzed．Theenergyconsumptionofhydraulicsystemisanalyzedqualitatively．Thehydraulicpumpcontrollingmethodsarediscusse

8、d．Thekinematicsanddynamicsmodelofamini-excavatorisestablishedwithAdams．Thefrictionresistancemome