液压挖掘机回转系统的仿真研究

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1、2012年8月机床与液压Aug．2012第加卷第15期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．15OOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．15．035液压挖掘机回转系统的仿真研究吴文海，柯坚，李培，刘桓龙(西南交通大学机械工程学院，四川成都610031)摘要：以23t挖掘机为研究模型，分析电力式回转系统和液压式回转系统的主要结构和工作原理。针对挖掘机回转平台的一般工况，建立两种系统的仿真模型。通过仿真分析，得出两种系统的速度、位移和能耗曲线，可以看出：电力式回转系统具有控制性能更优、能量利

2、用率更高等特点。关键词：液压挖掘机；回转系统；仿真中图分类号：TH137．7文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)l5—125-3SimulationofSlewingSystemofHydraulicExcavatorWuWenhai，KEJian，LIPei，LIUHuanlong(CollegeofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSiehuan610031，China)Abstract：Taking23texcavatorasthere

3、searchmodel，themainstructuresandworkingprinciplesofelectricslewingsystemandhydraulicslewingsystemwereanalyzed．Forthegeneralconditionsofexcavatorslewingplatform，thesimulationmodelsofthetwosys-temswereestablished．Throughsimulationanalysis，thespeedcurves，displacementcurvesan

4、denergyconsumptioncurvesofthetwosystemsweregotten．ItCanbeseenthattheelectricslewingsystemhasbettercontrolperformance，higherenergyeficiencyandothercharacteristics．Keywords：Hydraulicexcavator；Slewingsystem；Simulation挖掘机作为应用最为广泛的工程机械，在土方施机制。工中一直起着重要的作用。随着近年国家经济建设的1．1液压式回转系统发

5、展，对其需求量越来越大。但是液压挖掘机一直存液压式回转系统结构如图1所示，动力由变量柱在着能耗高、排放差的特点，所以在挖掘机技术日益塞泵5提供，压力油经伺服阀3到达回转马达1，回成熟的今天，节能减排成为挖掘机发展的一个重要突转马达1在进出口压差的作用下实现转动，回转马达破口。两侧的安全压力由溢流阀2、6设定，柱塞泵出口的回转系统作为挖掘机的主要组成部分，在装载、安全压力由溢流阀4设定。挖掘和平地等多种工况中发挥着重要作用。据统计：回转机构的回转时间约占液压挖掘机整个工作时间的压马达50％～70％，能量消耗约占25％一40％，回转液压6--

6、溢流阀服阀油路的发热量约占液压系统总发热量的30％一量柱塞泵40％⋯。因此，合理地设计回转系统，正确地选择回转系统的控制参数，对提高生产率和功能利用率、改善操作人员工作条件、减少系统液压冲击等具有重要的意义。随着混合动力技术在挖掘机行业的推广，相关研究人员提出了一种新的回转系统，这种系统采用ISG电机代替液压马达，但这种系统仍处在试验研究阶段。作者分析了23t挖掘机的回转工况，建立了液压式和电力式回转系统的仿真模型，对比分析了在完成相同工作的情况下两种系统的相关性能参数。图1液压式回转系统1回转系统的原理分析液压式回转系统的转动控制是通过

7、控制伺服阀3文中以23t液压挖掘机的回转装置为模型，分实现的。操控台将控制指令输出到控制器，控制器将析电力式和液压式两种回转系统的具体结构和工作控制指令转换为相关的电信号来控制伺服阀，通过控收稿日期：2011—07—10作者简介：吴文海(1979一)，男，讲师，研究方向为驱动技术与智能系统。E—mail：wwh@swjtu．en。·126·机床与液压第4O卷制伺服阀的动作，实现对液压马达的转动状态和转动速度的控制。1．2电力式回转系统电力式回转系统结构如图1所示，由电机经过变速箱来带动转台及工作装置的转动，由超级电容提供电机工作所需的能量

8、。[i一一一一一一图4电力式回转系统仿真模型燧3回转系统的仿真及分析针对23t挖掘机的回转平台，当挖掘机满载回转区亟囝时，其转动惯量可以按照经验公式来估算：上图2电力式回转系统J=960m(1