液压挖掘机振动掘削控制系统设计与仿真.pdf

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1、2014年第8期液压与气动95doi：10．11832／j．issn．1000—4858．2014．08．021液压挖掘机振动掘削控制系统设计与仿真高国栋，权龙，葛磊(太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西太原030024)摘要：将振动理论应用到液压挖掘机挖掘作业过程中不仅可以减小挖掘阻力。降低能耗，而且能够提高挖掘机特种作业(如冻土开挖)的能力。该文对振动掘削技术进行介绍，并分析液压挖掘机振动掘削减阻的机理。在此基础上，研究和设计了挖掘机振动掘削液压系统，该系统可以根据作业对象的不同特点，及时调整振动频率和振幅；运用SimulationX对系统建模和仿真。关键词：液压挖

2、掘机；振动掘削；液压激振；仿真；减阻中图分类号：TH137；TH322文献标志码：B文章编号：1000-4858(2014)08-0095-04DesignandSimulationofVibratoryExcavationControlSystemofHydraulicExcavatorGAOGuo-dong，QUANLong，GELei(KeyLaboratoryofAdvancedTransducersandIntelligentContro1System，TaiyuanUniversityofTechnology，MinistryofEducation，Taiyuan，Shanx

3、i030024)Abstract：Thevibratorytheoryisappliedtotheprocessofhydraulicexcavatordigging，whichcannotonlyreducethediggingresistanceandenergyconsumption，butalsoimprovethespecialoperatingability(suchasdiggingfrozensoil)ofthehydraulicexcavator．Firstly，thevibratoryexcavationtechnologyisintroducedandthemech

4、anismofre—ducingdiggingresistanceisanalyzedinthispaper．Onthatbasis，thevibratoryexcavationcontrolsystemofthehy—draulicexcavatorisresearchedanddesigned．Thevibratoryfrequencyandamplitudeofthesystemcanbeadjustedtimelyaccordingtodifferentcharacteristicsofworkingobjects．Modelingandsimulationarecarriedo

5、utbyusingSimulationX．Keywords：hydraulicexcavator，vibratoryexcavation，hydraulicvibration，simulation，resistancereduction引言力最多减小了40％；Burton、MacintyreL2把振动切削应液压挖掘机是工程机械领域中一种典型的土石方用到冻土实验研究中，振动挖掘时的牵引阻力最多减施工设备，在工程施工和工程机械行业中占据着重要小了50％；Panagiotopoulos在对推土机铲刃进行振动地位，是农田水利、建筑工程、能源交通、市政工程以及切土的实验研究中发现，振动频率接近于土

6、壤颗粒固现代化军事工程等领域的重要施工机械。挖掘机挖掘有频率时，挖掘阻力最小，总功率消耗减小了43％；Sz-作业中负载变化剧烈，突然增加的重载荷对机器产生abo、Barnes、Sture研究了振动对推土机铲刃在减小的巨大冲击力，对机器的使用寿命是很大的损害，有时牵引阻力方面的效果，振动时牵引阻力最多减小了会由于作业对象过于坚硬而不能有效挖掘。因此，减93％；吉林工业大学的殷涌光_5等人进行装载机铲刃小挖掘阻力，降低功率消耗以及延长机器的使用寿命振动实验研究，振动时插入阻力减小了65％左右，全是人们追求的目标。将振动方法应用于土壤挖掘是一种新的土壤掘削收稿Et期：2013．11-27方法，

7、国内外学者对其开展了较多的研究。Yow、作者简介：高国栋(1987一)，男，河南洛阳人，硕士研究生，主Smith【1进行铲刃振动实验研究，振动挖掘时的挖掘阻要研究方向为流体传动及其控制。96液压与气动2014年第8期部功耗仅占无振动时功耗的48％。3振动掘削控制系统建模与仿真1振动掘削技术和振动掘削减阻原理3．1建立挖掘机系统模型给刀具施以某种有规律的振动而进行的切削称为建立挖掘机多刚体系统(MBS)模型和铲斗缸振振动切削，而将振动