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全液压推土机液压行驶驱动系统动力学研究

作　者: 马鹏飞
导　师: 龙水根
学　校: 长安大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 全液压推土机液压行驶驱动系统液压系统匹配理论牵引特性系统动态特性仿真试验
分类号: TU623.5
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着国家经济建设和基础设施建设的不断扩大和发展，工程机械行业的发展得到极大的促进，国内各生产企业都在各自所属的领域内扩展产品种类，采用一些先进的技术来开发自己的产品或通过引进国外先进技术来提高产品质量。但由于我们自身的原因及与国外先进水平存在的差距，发展受到一定的限制，其主要是在产品耐用性、可靠性、自动化程度及环境污染的控制等方面。自上世纪八十年代以来，我国通过引进、消化、吸收，工程机械技术水平和制造能力得到长足的发展。近年来随着机电液一体化技术的不断应用，液压传动愈来愈显现出强大的生命力，国外的液压传动技术日趋成熟，在工程机械领域的应用愈来愈多，大有取代传统传动形式的趋势。我国在推土机液压传动方面的研究处于初期阶段，理论研究基本处于空白状态。国内生产的全液压推土机基本上模仿国外产品，由于缺乏理论支持，牵引性能远远不能满足推土机作业工况的要求，其动力性和经济性与国外差距甚远。本文开展全液压推土机牵引动力学研究，旨在解决目前国内在全液压推土机行驶驱动方面的理论问题，探讨液压推土机匹配的准则、方法和控制方式。通过对国内外传动形式和控制模式的分析研究、推土机的野外实验和台架实验及计算机模拟仿真，提供全液压推土机液压系统设计的基本方法、液压系统合理的参数配置、行驶系统的控制形式与方法，弥补目前国内全液压推土机行驶驱动系统理论研究方面的不足。 1、通过对国内外的全液压驱动的推土机研究现状进行了详细分析与综合，对推土机的运动学、动力学以及液压驱动系统的参数进行了分析计算，对一些传动、行驶系统的主要参数如系统压力、速度、滑转率等进行分析确定，建立了牵引特性方程和行驶驱动系统计算机辅助程序。对液压行驶驱动系统的性能匹配进行了分析，研究液压传动系统合理匹配的条件、匹配原则与方法，从压力匹配、转速匹配两方面讨论分析发动机与液压传动装置的匹配控制。 2、对由发动机、变量泵、变量马达、行走机构组成的负荷驱动系统进行研究，为使系统在任何状态下都有最佳的动力输出特性，达到系统的最佳性能而采取的控制目标、控制方式进行了分析研究。确定推土机行驶驱动系统的液压传动回路以及控制方案。 3、对液压驱动系统效率、驱动系统压力载荷与速度特性进行分析，对液压驱动系统的速度刚度进行研究，确定了提高系统刚度、提高系统抗负载能力的方法。

全文目录

第一章绪论  11-24
  1.1 全液压驱动推土机行驶驱动系统研究的意义  11-12
  1.2 我国推土机发展概况  12-14
    1.2.1 工业推土机的生产现状  12
    1.2.2 工业推土机技术状况  12-14
  1.3 国外工业推土机的技术水平  14-16
    1.3.1 计算机辅助铲土运输技术与GPS定位(全球定位系统)  14
    1.3.2 液压传动系统  14
    1.3.3 推土机定位系统与虚拟推土  14-15
    1.3.4 新技术与新结构  15-16
  1.4 我国工业推土机的差距  16-18
    1.4.1 产品可靠性  17
    1.4.2 技术性能水平  17-18
  1.5 全液压推土机行驶驱动控制系统现状与发展  18-22
    1.5.1 液压行驶驱动系统  18-19
    1.5.2 液压行驶驱动控制系统的现状发展  19-22
  1.6 课题的提出  22-23
  1.7 本文研究的主要内容  23-24
第二章液压驱动推土机行走匹配理论研究  24-44
  2.1 全液压推土机运动学与动力学  24-26
    2.1.1 全液压推土机行驶系统的运动学分析  24
    2.1.2 履带推土机行驶机构动力学  24-26
  2.2 履带行驶系统滑转率分析研究  26-34
    2.2.1 滑转率的意义  26-27
    2.2.2 滑转曲线  27-28
    2.2.3 滑转曲线与牵引效率曲线的关系  28-29
    2.2.4 滑转率曲线与生产率的关系  29-32
    2.2.5 动态滑转特性  32-34
    2.2.6 额定滑转率确定  34
  2.3 推土机液压驱动系统参数匹配分析研究  34-41
    2.3.1 液压驱动系统方案及工作原理  34-35
    2.3.2 驱动马达负载扭矩  35-36
    2.3.3 液压传动系统工作压力的确定  36-38
    2.3.4 液压行驶驱动系统参数计算  38-41
  2.4 液压行驶驱动系统参数校核  41-44
    2.4.1 连续作业工况的校核  41-42
    2.4.2 特殊工况的校核  42-43
    2.4.3 地面附着力校核  43-44
第三章液压驱动系统效率及速度特性分析研究  44-62
  3.1 液压驱动系统的效率计算  44-49
    3.1.1 变量泵的效率理论计算与分析  44-46
    3.1.2 液压马达效率理论计算与分析  46-49
    3.1.3 液压传动系统总效率  49
  3.2 液压驱动系统效率实验数据分析  49-53
    3.2.1 液压泵、马达效率实验数据  49-51
    3.2.2 液压驱动系统效率分析  51-53
  3.3 推土机液压驱动系统速度特性  53-56
    3.3.1 驱动系统分析的基本条件  53
    3.3.2 速度特性方程  53-55
    3.3.3 速度特性分析  55-56
  3.4 液压驱动系统速度刚度  56-58
    3.4.1 泄露量对速度刚度的影响  56-57
    3.4.2 推土机终传动比对速度刚度的影响  57
    3.4.3 液压马达排量对速度刚度的影响  57-58
  3.5 液压驱动系统压力载荷及影响分析  58-62
    3.5.1 推土机压力载荷特点  58-59
    3.5.2 动态载荷对液压元件的影响  59
    3.5.3 动态载荷下提高液压元件寿命的措施  59-62
第四章全液压推土机总体参数匹配分析  62-75
  4.1 全液压推土机总体参数确定  62-66
    4.1.1 推土机铲土阻力计算  62
    4.1.2 发动机功率确定  62-64
    4.1.3 推土机额定负荷作业速度  64-65
    4.1.4 推土机自重的确定  65-66
  4.2 液压推土机总体参数的匹配分析  66-70
    4.2.1 推土机重量与牵引功率的匹配  66-68
    4.2.2 液压系统压力与发动机功率匹配  68
    4.2.3 工作装置容量与机重的匹配  68-69
    4.2.4 工作装置容量与推土机生产率  69-70
  4.3 全液压推土机牵引特性曲线  70-75
    4.3.1 牵引特性方程  70-71
    4.3.2 牵引特性曲线  71-73
    4.3.3 牵引性能分析  73-75
第五章推土机液压传动参数匹配及控制研究  75-89
  5.1 闭式液压系统的调速特性  75-76
  5.2 液压驱动系统的参数匹配  76-80
    5.2.1 液压泵和马达参数匹配  76
    5.2.2 液压泵和发动机参数匹配  76-77
    5.2.3 发动机与液压系统匹配控制  77-79
    5.2.4 液压马达的驱动控制  79-80
  5.3 推土机液压驱动系统回路及控制  80-87
    5.3.1 电子控制液压驱动系统  80-82
    5.3.2 电动控制系统特点  82-83
    5.3.3 液动控制液压驱动系统  83
    5.3.4 液动控制系统特点  83-84
    5.3.5 电液复合控制液压驱动系统  84-87
    5.3.6 电液复合控制系统特点  87
  5.4 推土机液压行驶驱动系统控制  87-89
    5.4.1 推土机液压行驶驱动系统组成  87-88
    5.4.2 推土机液压行驶驱动系统控制方案  88-89
第六章全液压推土机驱动系统数学模型  89-110
  6.1 泵排量调节机构模型的建立  89-98
    6.1.1 电液比例方向流量阀  89-94
    6.1.2 伺服变量机构  94-97
    6.1.3 泵的活塞—斜盘模型  97-98
  6.2 马达排量调节机构模型的建立  98-101
    6.2.1 电液比例方向流量阀  98-99
    6.2.2 马达排量调节阀控缸模型的建立  99-101
    6.2.3 马达的活塞—斜轴模型  101
  6.3 泵—马达系统模型的建立  101-106
    6.3.1 变量泵—定量马达的动态特性  102-104
    6.3.2 定量泵—变量马达的动态特性  104-105
    6.3.3 变量泵—变量马达的动态特性  105
    6.3.4 马达—行驶速度环节模型  105-106
  6.4 负载的等效处理  106-110
    6.4.1 泵变量机构的控制液压缸负载  106-107
    6.4.2 马达变量机构的控制液压缸负载  107-108
    6.4.3 液压马达负载  108-110
第七章推土机驱动系统动态特性仿真与实验研究  110-132
  7.1 推土机液压行驶驱动系统仿真  110-117
    7.1.1 仿真模型的建立  110-113
    7.1.2 动态特性仿真计算与分析  113-117
  7.2 推土机液压驱动系统牵引实验研究  117-124
    7.2.1 实验条件及仪器  117-118
    7.2.2 实验过程与结果分析  118-124
  7.3 液压驱动系统台架实验研究  124-132
    7.3.1 实验条件过程  124-126
    7.3.2 实验台液压系统原理及组成  126-127
    7.3.3 实验数据结果  127-130
    7.3.4 实验结果分析  130-132
第八章结论与展望  132-136
  8.1 结论  132-134
    8.1.1 本文主要研究结论  132-133
    8.1.2 全液压推土机的匹配理论研究结论  133-134
  8.2 展望  134-136
致谢  136-137
参考文献  137-141
附录攻读博士学位期间发表的论文  141

全液压推土机液压行驶驱动系统动力学研究

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