装载机工作装置泵控液压系统的建模与仿真

发布时间：2017-04-23 10:02

  本文关键词：装载机工作装置泵控液压系统的建模与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：装载机是一种广泛应用于矿山、公路、铁路、建筑、水利等领域的工程机械,主要用于对松散物料的铲装和短距离运输,也可对矿石、硬土等作轻度铲挖,其主要工作装置是铲斗。装载机的特点是机动性好、作业速度快、工作效率高、操作方便,因此它在工程建设中得到了普遍的使用。 一般装载机的液压系统为阀控系统,即通过各种控制阀来实现流量、压力和方向的控制。阀控系统存在较大的节流损失,发动机输出功率只有35%左右变为装载机的有效功,约40%损失于液压元件,其余能量损失于节流调速及控制车体和作业装置的运动,能量利用率低。工作过程中还会产生大量热量,附加的冷却装置进一步增大了装机功率。阀控系统为开式回路,存在油液使用量大,易产生废油的情况,造成环境污染问题。 随着全球范围的节能降耗趋势以及人们节能意识的增强,有效利用能源已成为液压领域的重要研究课题之一,如何提高工程机械的能效,节能减排,成为工程机械厂家关注的一个焦点,节能型工程机械也越来越得到广大消费者青睐,节能型装载机逐渐成为了发展的方向和趋势。如何进一步降低装载机能耗、提高能量利用率是本论文的出发点及着眼点。 为了从根本上解决阀控系统存在的问题,最有效的方法是采用无节流损失的泵控技术。 泵控系统是近年来兴起的一种新型的负载敏感液压系统。不同于阀控系统,泵控系统主要控制方式是通过减少阀的使用,把流量调节的主要任务通过泵来实现,通过控制泵的斜盘倾角或泵的转速,使流量满足系统要求。这样不仅大大减少了节流、溢流损失,而且回路设计简单、可靠性高,节能作用明显。 本课题的目的就是对装载机泵控液压系统进行研究,提高装载机系统效率,达到节约能源的目的。 同时,本课题采用了联合仿真的方法,即采用动力学仿真软件ADAMS和液压仿真软件AMESim进行联合仿真,改变了过去研究方式单一的不足,能够完全模拟系统的真实工况,使得数据能够在两个软件之间的接口实时传递,得出在不同时刻、不同工况下的驱动力和载荷之间的真实关系。这样得到的结果更有真实性及时效性。 论文以ZL50装载机工作装置液压系统为研究对象,以泵控系统为研究方式,以提高效率为目标,从理论分析和联合仿真两个方面展开研究,主要工作如下： 1、对装载机能耗情况进行了简要阐述,重点分析了阀控液压系统和泵控液压系统各自的优缺点,对泵控液压系统进行深入的介绍。 2、介绍了两种新型的配流原理,完成串联型轴向柱塞泵的Pro/E建模。确定系统液压元件,在AMESim软件中进行泵的建模及工作装置泵控液压系统的设计。 3、对装载机的工作装置的工作原理进行阐述,建立工作装置Pro/E模型。 4、对装载机的工作装置进行动力学建模。将装载机Pro/E模型通过接口模块传递到ADAMS软件中,完成动力学建模,同时在ADAMS模型中对装载机进行约束及外载荷的添加。 5、使用ADAMS和AMESim软件进行联合仿真,并对其动态性能及节能效果进行分析研究。 6、总结本课题的研究成果,提出改进措施,对泵控液压系统装载机节能前景提出展望。
【关键词】：装载机 泵控 ADAMS AMESim 联合仿真
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 课题研究背景和研究意义13-14
• 1.2 液压系统能量损失情况14-15
• 1.3 电液控制系统的发展现状15-25
• 1.3.1 阀控液压系统介绍15-20
• 1.3.1.1 常用阀控系统的节能研究与应用16-20
• 1.3.1.2 阀控系统优缺点20
• 1.3.2 泵控液压系统介绍20-25
• 1.3.2.1 国外泵控系统研究现状20-23
• 1.3.2.2 国内泵控系统研究现状23-24
• 1.3.2.3 泵控系统特点24-25
• 1.4 仿真技术简介25-26
• 1.4.1 仿真技术的发展25-26
• 1.4.2 仿真软件简介26
• 1.5 本论文的主要构架26-29
• 第二章 新配流原理介绍及泵三维模型的建立29-37
• 2.1 泵控差动缸存在的问题29
• 2.2 新配流方案的提出29-30
• 2.3 新配流方案的特点30-31
• 2.3.1 两种配流方案的共同特点30-31
• 2.3.2 两种配流方案的使用范围31
• 2.4 泵三维模型的建立31-35
• 2.4.1 泵的普通元件模型32-33
• 2.4.2 泵的核心元件模型33-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 ZL50装载机工作装置力学及动力学建模37-55
• 3.1 引言37-38
• 3.2 装载机力学模型的建立38-40
• 3.2.1 装载机外载荷种类38-39
• 3.2.2 装载机工作装置外载荷的计算39-40
• 3.3 装载机三维模型的建立40-45
• 3.3.1 Pro/E软件的介绍40-42
• 3.3.1.1 Pro/E软件简介40-41
• 3.3.1.2 Pro/E软件的特点41-42
• 3.3.2 装载机Pro/E模型的建模42-45
• 3.4 动力学模型的建立45-47
• 3.4.1 动力学软件ADAMS简介45-46
• 3.4.2 ADAMS主要模块介绍46-47
• 3.5 将三维模型导入ADAMS仿真软件47-53
• 3.5.1 Pro/E导入ADAMS的两种方法47-48
• 3.5.2 约束及负载、驱动力的添加48-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 装载机工作装置液压模型的建立55-71
• 4.1 AMESim软件的介绍55-56
• 4.1.1 AMESim简介55-56
• 4.1.2 AMESim的特点56
• 4.2 建立ZL50装载机液压系统仿真模型56-64
• 4.2.1 ZL50装载机泵控液压系统原理图57-59
• 4.2.1.1 传统阀控液压图57-58
• 4.2.1.2 新型泵控液压系统图58-59
• 4.2.2 建立泵的AMEsim液压系统模型59-64
• 4.2.2.1 配流盘吸排油口模型59-60
• 4.2.2.2 变量机构闭环控制及其运动转换模型60-61
• 4.2.2.3 柱塞运动与吸排油口模型及柱塞运动转换模型61-64
• 4.3 进行联合仿真64-70
• 4.3.1 联合仿真过程简介64-65
• 4.3.2 具体联合仿真过程65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 液压系统的联合仿真及结果分析71-77
• 5.1 进行联合仿真71-74
• 5.1.1 装载机ADAMS模型运动仿真71-72
• 5.1.2 一个完整工况的联合仿真72-74
• 5.2 仿真曲线分析74
• 5.3 节能效果分析74-75
• 5.4 本章小结75-77
• 第六章 工作总结与展望77-79
• 6.1 论文工作总结77-78
• 6.2 工作展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85

【参考文献】

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本文编号：322191