【摘要】：卷揚系統(tǒng)是履帶式起重機最重要的系統(tǒng)之一,目前國內(nèi)外的大型履帶式起重機普遍采用全液壓驅(qū)動形式,因此卷揚液壓系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣對整機的可靠性與安全性有著至關重要的影響作用,因而改善起重機卷揚系統(tǒng)的工作性能便顯得尤為重要。卷揚系統(tǒng)在重物下放的過程中因負載拖動馬達轉(zhuǎn)動,馬達存在失速的問題,因此,如何實現(xiàn)重物的平穩(wěn)、高效以及精確地下放控制是卷揚液壓系統(tǒng)技術(shù)的關鍵所在。 按液壓系統(tǒng)中工作液體循環(huán)方式的不同,可將卷揚液壓系統(tǒng)分為開式和閉式兩種系統(tǒng)。以上兩種系統(tǒng)在重物下放的工況中,均存在易產(chǎn)生壓力沖擊、系統(tǒng)動態(tài)性能在不同工況下存在差異性等問題。無論采用何種系統(tǒng),若想實現(xiàn)卷揚系統(tǒng)工作穩(wěn)定、響應快、微動性好的設計目標,必須要對液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性進行深入地研究,也只有全面了解多種工況下的系統(tǒng)動態(tài)響應特性,才能對系統(tǒng)的各種參數(shù)進行合理的匹配、優(yōu)化系統(tǒng)的動態(tài)響應。而當前,國內(nèi)對于起重機液壓系統(tǒng)的參數(shù)匹配以及元件的選型工作,都是采用經(jīng)驗公式及類比的方法,并且對液壓系統(tǒng)的設計計算多以靜態(tài)計算為主,對系統(tǒng)動態(tài)特性的研究工作尚處于起步階段。 本文結(jié)合校企合作項目“移動式起重機液壓系統(tǒng)設計管理平臺的開發(fā)”,對廣泛應用在大型履帶式起重機上的開式卷揚液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性展開研究。以目前該系統(tǒng)存在較多的低頻壓力脈動現(xiàn)象為切入點,基于AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulations of engineering systems)軟件仿真平臺建立了復雜卷揚液壓回路的HCD (Hydraulic Component Design)模型,采用傳遞函數(shù)法、動態(tài)仿真分析與試驗分析并行的研究方法對影響卷揚液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的諸多因素以及相關因素間的耦合關系進行了研究。主要工作有： (1)分別對開式和閉式卷揚液壓系統(tǒng)的工作原理、特點進行了分析；闡述了大型履帶式起重機卷揚液壓系統(tǒng)中存在較多的壓力脈動現(xiàn)象,并以此為出發(fā)點對開式卷揚液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性展開研究。 (2)基于傳遞函數(shù)法建立了液控先導式平衡閥、恒壓變量馬達系統(tǒng)的數(shù)學模型。通過對平衡閥傳遞函數(shù)的分析得知：主閥芯采用線性開口形式、減小入口處阻尼直徑和減小控制活塞無桿腔面積均能夠增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過對恒壓變量馬達系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分析得知,馬達的初始排量、初始負載壓降、液壓容腔體積等均會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。馬達排量設定為最小值時系統(tǒng)的穩(wěn)定性最差,增加馬達初始最小排量與工作壓力的乘積有利于增加系統(tǒng)的穩(wěn)定域。 (3)采用元件級建模方式,建立了卷揚液壓系統(tǒng)的HCD模型。結(jié)合典型工況,在AMESim仿真平臺上實現(xiàn)了卷揚液壓系統(tǒng)抖動問題的故障再現(xiàn),并分析了抖動現(xiàn)象產(chǎn)生的原因；結(jié)合動態(tài)仿真,研究了平衡閥主閥芯開口形式、平衡閥控制端阻尼匹配形式、壓力切斷閥、馬達變量控制機構(gòu)等因素與系統(tǒng)動態(tài)特性間的關系。仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性,同時指出壓力切斷閥的開啟動作會引起系統(tǒng)的壓力沖擊,平衡閥主閥芯在2/3行程內(nèi)采用線性小增益的開口形式并適當?shù)販p小控制端阻尼孔直徑有利于增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (4)為滿足履帶式起重機工作環(huán)境惡劣、運行工況復雜多變的需求,提出了以系統(tǒng)穩(wěn)定性為基礎、提高工作效率為目標的優(yōu)化解決方案,以改善所研究的大型履帶式起重機在復雜工況下的穩(wěn)定性與可靠性,并在多種工況下對優(yōu)化方案的可行性進行了仿真驗證。 (5)設計了卷揚液壓系統(tǒng)動態(tài)性能試驗的測試方案,并經(jīng)行相關樣機進行試驗測試。分別對平衡閥控制端采用不同阻尼匹配形式下的系統(tǒng)瞬態(tài)響應特性、平衡閥控制端濾波性能以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的差異進行了測試；對恒壓變量馬達進行了相關試驗研究,分別測試了不同壓力切斷值、不同最小排量下的系統(tǒng)動態(tài)特性。試驗結(jié)果與仿真結(jié)果相似度較高,驗證了仿真模型及相關理論分析的正確性。 (6)將基于AMESim仿真平臺所提出的系統(tǒng)動態(tài)特性的優(yōu)化方案應用到樣機上,并經(jīng)行試驗測試,測試結(jié)果表明采用本文所提出的優(yōu)化方案后,卷揚液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性能夠得到很大的提升,同時又較好地保證了系統(tǒng)的工作效率。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH213.7

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 紀緒;大噸位履帶起重機液壓系統(tǒng)的動態(tài)特性研究[D];吉林大學;2013年

相關碩士學位論文 前5條

1 趙鋒;裝載機全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機液聯(lián)合仿真與實驗研究[D];吉林大學;2012年

2 王展;全液壓制動系統(tǒng)仿真分析與實驗研究[D];吉林大學;2012年

3 曾洪勇;基于模糊PID閉式液壓系統(tǒng)雙卷揚同步控制研究[D];大連理工大學;2012年

4 方曉瑜;旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收的研究[D];中南大學;2012年

5 周天文;鋁卷包裝線翻轉(zhuǎn)機液壓系統(tǒng)及位置控制的設計與研究[D];蘭州理工大學;2013年

，

本文編號：2423002