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新型电子式负载敏感液压控制系统研究

作　者: 张昱
导　师: 李艳杰
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 液压挖掘机负载敏感电液比例技术
分类号: TU621
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

液压挖掘机是一种多功能的工程机械，目前被广泛应用于水利工程、交通运输、电力工程和矿山采掘等土方施工中。它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。随着科学技术的发展和建筑施工现代化生产的需要，液压挖掘机需要大幅度的技术进步，其中节能减排技术成为了国外主流品牌液压挖掘机追崇的发展方向。从上世纪六、七十年代开始，在以开环传递为主要特征的传统液压传动技术和以闭环控制为特征的电液伺服控制技术基础上发展起来的电液比例技术已成为工程机械和工业自动化中不可或缺的重要手段。本文在对液压挖掘机三种节能技术进行了简单介绍后，重点对挖掘机负载敏感多路阀液压系统进行分析，以日本日立建机ZAXIS55UR-HHE挖掘机液压系统为参考，利用电比例技术对复杂的多路阀液压系统进行改造和简化，将电比例技术和液压挖掘机节能技术相结合。设计一套基于电比例系统控制的负载敏感液压系统。本文首先对ZAXIS55UR-HHE负载敏感液压系统的功能进行分析，分析系统中各种控制阀的工作原理。主要介绍了ZAXIS55UR-HHE液压系统的负载敏感原理、压力补偿原理、系统流量压力需求。之后提出基于电液比例系统实现负载敏感的总体方案设计，对电液比例系统进行了主要元件选型与配置，主要包括电比例复合控制泵、先导式三位四通电比例换向阀、电比例减压阀的选型。然后利用三维软件进行建模，导入ADAMS后实现AMESim与ADAMS的联合仿真，以及根据系统仿真结果的对新系统的分析。与多路阀系统相比，本系统更易于生产加工与维护。本文的研究成果对电液比例系统在液压挖掘机上的应用及进一步研究具有一定的参考价值和意义。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-15
第1章绪论  15-23
  1.1 课题的研究目的和意义  15-16
  1.2 挖掘机节能技术  16-19
    1.2.1 负流量控制  17
    1.2.2 正流量控制  17-18
    1.2.3 负载敏感控制系统  18-19
  1.3 电液比例技术  19-20
  1.4 仿真软件介绍  20-21
    1.4.1 ADAMS 简介  20-21
    1.4.2 AMESim 简介  21
  1.5 课题的主要研究内容和方法  21-23
第2章 ZAXIS55UR-HHE 挖掘机负载敏感液压系统分析与计算  23-51
  2.1 ZAXIS55UR-HHE 液压挖掘机技术参数及系统概况  23-25
  2.2 ZAXIS55UR-HHE 液压系统分析研究  25-34
    2.2.1 泵的流量控制  25-27
    2.2.2 负载敏感泵的工作原理  27-33
    2.2.3 泵源的功率控制  33-34
  2.3 挖掘机的挖掘工况分析  34-37
    2.3.1 液压挖掘机的作业流程  34-35
    2.3.2 液压挖掘机的挖掘工况分析  35-37
  2.4 典型挖掘工况下油路分析  37-43
    2.4.1 典型挖掘工况下主油路分析  37-41
    2.4.2 挖掘机工作循环分析总结  41-43
  2.5 ZAXIS55UR-HHE 挖掘机液压系统的设计计算  43-50
    2.5.1 挖掘机反铲挖掘力的计算公式  43-44
    2.5.2 挖掘机动臂缸作用力Fb 的计算公式  44-45
    2.5.3 挖掘机回转机构工作力矩的计算公式  45-50
  2.6 本章小结  50-51
第3章新型电子负载敏感液压控制系统的原理设计与仿真分析  51-67
  3.1 新型电子负载敏感液压系统的功率控制  52-55
    3.1.1 电液比例复合控制泵  52-54
    3.1.2 电比例复合控制泵  54-55
  3.2 新型系统的负载敏感原理  55-59
    3.2.1 新型系统的负载敏感压力pLs及压力补偿  55-57
    3.2.2 电比例减压阀的选用  57-59
  3.3 新型电子负载敏感液压控制系统原理与仿真分析  59-65
    3.3.1 基于 AMESim 的新型系统建模  60-61
    3.3.2 基于 AMESim 新型电子负载敏感液压系统原理的仿真分析  61-65
  3.4 本章小结  65-67
第4章新型电子负载敏感液压控制系统的计算机仿真建模  67-79
  4.1 联合仿真的目的及意义  67-69
  4.2 AMESim 模型的参数设置及新型系统的元件选用  69-74
    4.2.1 带位移—电反馈的三位四通比例换向阀  69-71
    4.2.2 比例方向控制阀的节流特性及选用  71-74
  4.3 新型电子负载敏感液压控制系统的虚拟样机建模  74-78
    4.3.1 基于 UG 的三维建模的过程  74-76
    4.3.2 虚拟样机模型的建立  76-78
  4.4 本章小结  78-79
第5章基于 ADAMS 和 AMESim 的新系统联合仿真与分析  79-89
  5.1 AMESim 和 ADAMS 的接口  79-80
  5.2 联合仿真的建立  80-84
  5.3 联合仿真计算结果与分析  84-88
    5.3.1 压力补偿互不干扰回路  84-85
    5.3.2 定差减压阀补偿的比例方向流量方向复合换向回路  85-86
    5.3.3 增加适当流量电反馈抵抗流量饱和  86-87
    5.3.4 节能减排效果分析  87-88
  5.4 ZAXIS55UR-HHE 液压挖掘机的改造  88
  5.5 本章小结  88-89
结论  89-92
参考文献  92-101
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  101-102
致谢  102-103
附录  103-107

新型电子式负载敏感液压控制系统研究

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