履带起重机液压起升系统动态特性分析与实验研究.pdf

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５０２１履带起重机液压起升系统动态特性分析与实验研究高玉侠（长春职业技术学院工程分院，吉林长春１３００３３）摘要：压力波动严重影响履带起重机的动态特性，限制其工作性能的发挥。针对这一问题，对影响起升系统动态特性的主要参数进行深入研究并优化设计，提出了改变平衡阀主阀口通流面积梯度、同时采用适当阻尼孔直径相匹配的方法。仿真与实验结果表明：所采用方法可以有效降低系统

2、压力波动的幅度，改善起重机起升性能，优化设计方案可行。关键词：履带起重机；压力波动；平衡阀；优化设计中图分类号：ＴＨ２１３７文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－０７３－３ＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｆｏｒＣｒａｗｌｅｒＣｒａｎｅＨｙｄｒａｕｌｉｃＬｉｆｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍＧＡＯＹｕｘｉａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇｃｈｕｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ

3、Ｊｉｌｉｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｃｒａｗｌｅｒｃｒａｎｅｓｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｌｉｍｉｔｉｔｓｗｏｒｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅｍａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｄｅｅｐｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｂａｌａｎｃｅｖａｌｖｅｍａ

4、ｉｎｖａｌｖｅｐｏｒｔｆｌｏｗａｒｅａｇｒａｄｉｅｎｔｗａｓｃｈａｎｇｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｏｒｉｆｉｃｅｄｉａｍｅｔｅｒｍａｔｃｈｉｎｇｗａｓｕｓｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｏｐｔｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｒａｎｅｈｏｉｓｔｉｎｇｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｋ

5、ｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｒａｗｌｅｒｃｒａｎｅ；Ｐｒｅｓｓｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ；Ｂａｌａｎｃｉｎｇｖａｌｖｅ；Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ履带起重机在负载下落工况容易产生抖动现象，图１是起重机液压起升系统的结构图，由变量泵即压力波动，使其工作性能受到很大影响，严重时将１、换向阀２、平衡阀３和变量马达４等元件组成，为产生安全隐患。因此如何改善起重机液压起升系统的了简化系统，忽略换向阀开启时产生的磁滞作用，近动态响应特性，对系统各参数进行合理的匹配和优似地把此液压系统看成是泵控马达系统［２］。化，实现负载的平稳控制是研究人员亟须解决的问题。就国内对

6、起重机液压起升系统的研究而言，元件的结构设计及参数匹配常常采用经验公式及类比的方法［１］，并多以静态特性研究为主，对动态特性的研究一般也只限于特定工况，而对于起重机这种繁杂的时变系统来说，显然不具备普遍性，应用范围小。文中结合校企合作项目对履带式起重机液压起升系统的动态特性展开研究，以目前广泛存在的低频压力脉动现象为切入点，通过建模仿真的方法对影响起升系统动态特性的主要参数进行优化设计，提出了改变平衡阀阻尼孔直径和平衡阀主阀口通流面积梯度的方法，对降低系统压力波动的幅度、改善起重机起升性能提供了一定的参考作用。１履带起重机液压起升系统分析１１液

7、压起升系统结构图１履带起重机液压起升系统结构图收稿日期：２０１３－０３－０２作者简介：高玉侠（１９７８—），女，硕士，工程师，研究方向为数控机床、流体传动与控制。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇ１９３６＠ｓｉｎａｃｏｍ。·７４·机床与液压第４２卷压力波动常发生于负载下落工况，并且只有在负２１控制口阻尼孔直径对压力波动的影响载下落时平衡阀才处于工作状态，所以文中把平衡液压油通过平衡阀控制端的阻尼孔作用于平衡阀阀作为引起压力波动的主要原因，对其进行分析和阀芯，改变阀口开度，从而实现对平衡阀的控制作研究。用。下面通过改变阻尼孔的直径，分析其与压力波动１２

8、平衡阀特性分析之间的关系。实验曲线如图４所示。实验过程中，前平衡阀主要用来平衡负载，防止负载因重力作用１０ｓ为负载起升工况，后１０ｓ为负