本文關(guān)鍵詞：非對稱柱塞泵直驅(qū)挖掘機(jī)液壓缸系統(tǒng)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電液控制系統(tǒng)可以分為閥控和泵控兩種類型。閥控液壓系統(tǒng)響應(yīng)快、精度高,同一動(dòng)力源可控制多個(gè)執(zhí)行器,但節(jié)流損失大、能量效率低,因而在許多應(yīng)用場合都遇到了電-機(jī)械控制的挑戰(zhàn)。與閥控系統(tǒng)相比,閉式泵控系統(tǒng)幾乎沒有節(jié)流損失,具有驅(qū)動(dòng)與動(dòng)勢能回收一體化,能夠極大降低系統(tǒng)發(fā)熱和裝機(jī)功率等多方面的優(yōu)勢,是目前電液控制技術(shù)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。經(jīng)過20多年的發(fā)展,雖然泵控單出桿液壓缸技術(shù)取得了許多進(jìn)展,但對于單出桿液壓缸面積差造成的流量不對稱問題,依然沒有好的解決方案,尤其在用于挖掘機(jī)液壓缸等負(fù)載力大小和方向頻繁變化的系統(tǒng)時(shí),對稱泵控回路存在液壓缸速度和壓力突變、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問題,影響實(shí)際的應(yīng)用。因此研究一種穩(wěn)定可靠、能夠匹配單出桿液壓缸流量差的泵直驅(qū)單出桿液壓缸回路具有重要的應(yīng)用意義。本文從泵直驅(qū)單出桿液壓缸控制原理和控制策略兩個(gè)角度,分析了國內(nèi)外關(guān)于泵直驅(qū)單出桿液壓缸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,明確了各種控制回路的優(yōu)點(diǎn)與不足,進(jìn)一步提出了非對稱柱塞泵直驅(qū)單出桿液壓缸控制系統(tǒng),具體研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。首先,根據(jù)非對稱柱塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理建立了泵的仿真模型,對非對稱軸向柱塞泵的壓力流量特性進(jìn)行了仿真分析及樣機(jī)試驗(yàn)測試,驗(yàn)證了泵的工作特性,進(jìn)一步提出一種可直接實(shí)現(xiàn)動(dòng)勢能回收的非對稱柱塞泵直驅(qū)單出桿液壓缸系統(tǒng)回路,實(shí)現(xiàn)負(fù)載力方向變化時(shí)液壓缸速度的無突變控制,同時(shí)系統(tǒng)無節(jié)流損失和溢流損失,具有較高的能量利用效率。其次,基于非對稱柱塞泵直驅(qū)單出桿液壓缸回路工作原理,建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并在多學(xué)科聯(lián)合仿真軟件SimulationX中建立了系統(tǒng)仿真模型,對新系統(tǒng)用于控制恒負(fù)載單出桿液壓缸的特性進(jìn)行了理論分析、仿真研究和試驗(yàn)測試,綜合評(píng)價(jià)了系統(tǒng)的運(yùn)行控制特性,表明非對稱柱塞泵直驅(qū)控制系統(tǒng)在恒負(fù)載條件下具有良好的控制特性。最后,根據(jù)對挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及斗桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析,利用三維建模軟件Pro/E構(gòu)建了挖掘機(jī)虛擬樣機(jī),將其導(dǎo)入軟件SimulationX中構(gòu)成了非對稱柱塞泵直驅(qū)挖掘機(jī)液壓缸系統(tǒng)模型,同時(shí)提出了采用蓄能器進(jìn)行能量回收的節(jié)能方式,并通過仿真分析和試驗(yàn)測試對變負(fù)載條件下的系統(tǒng)特性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:與對稱泵控單出桿液壓缸相比,所提出的非對稱柱塞泵控單出桿液壓缸回路在恒負(fù)載與變負(fù)載工況下均可獲得良好的控制特性,在負(fù)載力大小和方向發(fā)生變化時(shí),液壓缸速度無突變。通過改變伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向,即可使單出桿液壓缸獲得對稱的伸出和收回速度,極大簡化了系統(tǒng)控制策略,同時(shí)系統(tǒng)節(jié)能效果也非常顯著。
【關(guān)鍵詞】：泵控缸 非對稱柱塞泵 挖掘機(jī)斗桿 單出桿液壓缸
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH137
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 電液控制系統(tǒng)研究概況11-21
• 1.2.1 開式閥控單出桿液壓缸系統(tǒng)現(xiàn)狀11-16
• 1.2.2 閉式泵控單出桿液壓缸系統(tǒng)現(xiàn)狀16-21
• 1.2.3 開式閥控與閉式泵控液壓系統(tǒng)特點(diǎn)21
• 1.3 課題的提出及研究內(nèi)容21-24
• 第二章 非對稱軸向柱塞泵理論研究、建模仿真及試驗(yàn)分析24-44
• 2.1 非對稱柱塞泵理論分析24-32
• 2.1.1 非對稱柱塞泵運(yùn)動(dòng)學(xué)分析25-26
• 2.1.2 非對稱柱塞泵流量分析26-31
• 2.1.3 瞬時(shí)流量的質(zhì)量分析31-32
• 2.2 非對稱柱塞泵仿真建模32-38
• 2.2.1 非對稱柱塞泵配流面積數(shù)學(xué)模型33-37
• 2.2.2 單柱塞模型37-38
• 2.2.3 非對稱柱塞泵模型38
• 2.3 結(jié)果分析38-43
• 2.3.1 單柱塞腔內(nèi)流量特性38-40
• 2.3.2 單柱塞腔內(nèi)壓力特性40-41
• 2.3.3 整泵壓力流量特性試驗(yàn)41-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 非對稱泵直驅(qū)恒負(fù)載單出桿液壓缸系統(tǒng)研究44-60
• 3.1 非對稱柱塞泵控單出桿液壓缸系統(tǒng)理論分析46-50
• 3.1.1 非對稱柱塞泵數(shù)學(xué)模型46-47
• 3.1.2 單出桿液壓缸數(shù)學(xué)模型47-48
• 3.1.3 蓄能器數(shù)學(xué)模型48-49
• 3.1.4 系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性分析49-50
• 3.2 非對稱柱塞泵控單出桿液壓缸系統(tǒng)建模50-54
• 3.2.1 液壓元件建模51-53
• 3.2.2 泵控恒負(fù)載單出桿液壓缸系統(tǒng)模型53-54
• 3.3 非對稱泵控恒負(fù)載單出桿液壓缸特性分析54-59
• 3.3.1 液壓缸速度運(yùn)行特性54-55
• 3.3.2 液壓缸壓力特性55-56
• 3.3.3 試驗(yàn)測試分析56-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第四章 非對稱泵控挖掘機(jī)液壓缸控制特性研究60-74
• 4.1 液壓挖掘機(jī)三維建模60-63
• 4.1.1 閥控式液壓挖掘機(jī)簡介60-61
• 4.1.2 挖掘機(jī)三維實(shí)體模型61-63
• 4.2 挖掘機(jī)斗桿液壓缸受力分析63-65
• 4.3 斗桿運(yùn)行控制策略65-66
• 4.4 速度控制回路特性仿真分析66-70
• 4.4.1 回路速度特性67
• 4.4.2 流量匹配關(guān)系對液壓缸速度特性影響67-68
• 4.4.3 管路參數(shù)對液壓缸速度特性影響68-70
• 4.5 位置控制回路特性仿真分析70-71
• 4.5.1 位置-速度轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)70
• 4.5.2 開環(huán)位置控制特性70-71
• 4.5.3 閉環(huán)位置控制特性71
• 4.6 本章小結(jié)71-74
• 第五章 非對稱柱塞泵控斗桿液壓缸能耗特性研究74-82
• 5.1 系統(tǒng)壓力特性74-75
• 5.2 系統(tǒng)能耗特性75-77
• 5.2.1 液控?fù)Q向閥對系統(tǒng)能耗影響76
• 5.2.2 基于蓄能器回收后的系統(tǒng)能耗特性分析76-77
• 5.3 非對稱泵控挖掘機(jī)液壓缸回路試驗(yàn)驗(yàn)證77-80
• 5.3.1 閥控挖掘機(jī)工作循環(huán)及能量消耗77-79
• 5.3.2 泵控挖掘機(jī)能量消耗79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 第六章 展望與總結(jié)82-84
• 6.1 論文總結(jié)82-83
• 6.2 工作展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文92

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