超大型反铲液压挖掘机工作装置及其液压系统动态特性分析研究

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1、硕士学位论文超大型反铲液压挖掘机工作装置及其液压系统动态特性分析研究AnalysisandResearchonDynamicCharacteristicsofWorkingDeviceandItsHydraulicSystemforSupersizedBackhoeHydraulicExcavators作者：徐胜轲导师：赵继云教授中国矿业大学二〇一五年六月中图分类号TH137.7学校代码10290UDC621.22密级公开中国矿业大学硕士学位论文超大型反铲液压挖掘机工作装置及其液压系统动态特性分析研究AnalysisandResearchonDynamicCharacterist

2、icsofWorkingDeviceandItsHydraulicSystemforSupersizedBackhoeHydraulicExcavators作者徐胜轲导师赵继云教授申请学位工学硕士培养单位机电工程学院学科专业机械设计及理论研究方向液压传动与控制答辩委员会主席程刚评阅人二〇一五年六月论文审阅认定书研究生徐胜轲在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在导

3、师赵继云教授的悉心指导下完成的，没有导师的指导、鼓励及资金上的大力支持，本论文是无法顺利完成的。在读研期间，导师不断追求完美的精神，高尚的品格，渊博的知识，严谨求实的工作态度以及忘我的工作作风都深深地熏陶、感染、影响着我。在论文即将完成，研究将告一段落之即，向在生活、学习上，一直关心支持我的赵继云老师致以万分的感谢和崇高的敬意。在论文完成过程中得到了丁海港老师、刘磊师兄、祖家龙师弟的帮助，衷心感谢你们。感谢徐州徐工挖掘机械有限公司的史继江工程师、王振兴工程师和张明工程师在论文写作过程中的指导和帮助。感谢同窗石高亮、朱瑞、韩国芝在论文写作过程中的大力支持和无私的帮助，感谢实验室所有

4、成员的大力支持，在此致以最诚挚的谢意。感谢中国矿业大学七年来对我的教育。感谢我的家人，正是他们默默的关心、支持和鼓励，给予我无穷的勇气和力量，我将在今后的工作当中加倍努力，不辜负你们的期望。最后，感谢参加论文评审的各位专家，祝您身体健康、工作顺利！摘要为了满足各种大规模露天矿山的开采、煤炭和尾矿等物料的铲装以及大型基础建设的需要，超大型液压挖掘机应用日趋广泛，代表着露天开采设备的发展方向。超大型液压挖掘机一般采用多个变量泵、多个主控阀以及多个执行器联合工作，实际作业中，需要根据挖掘机不同的工况，动态改变泵的排量，切换泵、阀和执行器的对应关系，使各执行器协调工作。我国对超大型液压挖

5、掘机的液压控制技术研究仍处于起步阶段，对其工作过程中挖掘阻力、工作装置的位置、速度、以及系统流量和压力的变化仍缺乏基本的认识，且存在泵、阀、执行器之间的协调性差、效率低、操控性不佳等问题。此外工作装置，如动臂、斗杆和铲斗等机械构件的质量都很大，频繁举升和下降，下降过程中导致了大量的系统能量损耗和系统发热，这些对超大型液压挖掘机的可靠安全工作均有重要影响。本文以300t超大型反铲液压挖掘机为研究对象，针对上述问题开展相关研究工作，主要包括以下内容：（1）分析了超大型液压挖掘机的结构组成及典型工作过程，对工作装置液压系统进行了分析和设计，并分析了主泵的流量控制、恒功率控制原理，以及主

6、阀中各多路阀的串并联关系，研究了流量分配方法，设计了流量再生控制回路。（2）建立了工作装置的基于ADAMS-AMESim的机电液联合仿真模型；（3）仿真研究了空载工况下，动臂、斗杆及铲斗的单动作动态特性并与实测数据作了对比分析；（4）研究了流量再生回路与原系统的工作效率、能量利用情况等，并进行了对比分析研究；（5）分析并模拟了实际挖掘过程中的负载曲线，在制定典型工作过程的流量分配方案、输入设定的先导控制信号等基础上，模拟实际挖掘工况，对挖掘机的装载过程进行了仿真分析。研究结果表明：在相同的控制信号情况下，动臂、斗杆及铲斗的单动作仿真数据与实测数据基本相同，压力变化趋势一致，验证了

7、仿真模型的正确性；通过流量再生回路与原系统的对比可知，动臂下降可单独靠自重下降，主泵可以将更多的流量供给其它执行机构，提高了工作效率和系统节能效果；装载过程的仿真分析，掌握了其整个工作过程中各油缸的压力、受力、流量及速度变化规律，且各执行机构可以协调工作，满足挖掘装载效率的要求，达到了流量分配的目的，为超大型液压挖掘机液压控制系统的研究提供了指导意义。该论文有图76幅，表8个，参考文献75篇。关键词：超大型液压挖掘机；流量分配；流量再生；动态特性；联合仿真IAbstractIno