【摘要】：卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)是履帶式起重機(jī)最重要的系統(tǒng)之一,目前國(guó)內(nèi)外的大型履帶式起重機(jī)普遍采用全液壓驅(qū)動(dòng)形式,因此卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)的可靠性與安全性有著至關(guān)重要的影響作用,因而改善起重機(jī)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的工作性能便顯得尤為重要。卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)在重物下放的過(guò)程中因負(fù)載拖動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng),馬達(dá)存在失速的問(wèn)題,因此,如何實(shí)現(xiàn)重物的平穩(wěn)、高效以及精確地下放控制是卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)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?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)分為開(kāi)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(dòng)態(tài)性能在不同工況下存在差異性等問(wèn)題。無(wú)論采用何種系統(tǒng),若想實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定、響應(yīng)快、微動(dòng)性好的設(shè)計(jì)目標(biāo),必須要對(duì)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行深入地研究,也只有全面了解多種工況下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,才能對(duì)系統(tǒng)的各種參數(shù)進(jìn)行合理的匹配、優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。而當(dāng)前,國(guó)內(nèi)對(duì)于起重機(jī)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(yàn)公式及類比的方法,并且對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算多以靜態(tài)計(jì)算為主,對(duì)系統(tǒng)動(dòng)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(xiàng)目“移動(dòng)式起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)”,對(duì)廣泛應(yīng)用在大型履帶式起重機(jī)上的開(kāi)式卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性展開(kāi)研究。以目前該系統(tǒng)存在較多的低頻壓力脈動(dòng)現(xiàn)象為切入點(diǎn),基于AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulations of engineering systems)軟件仿真平臺(tái)建立了復(fù)雜卷?yè)P(yáng)液壓回路的HCD (Hydraulic Component Design)模型,采用傳遞函數(shù)法、動(dòng)態(tài)仿真分析與試驗(yàn)分析并行的研究方法對(duì)影響卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的諸多因素以及相關(guān)因素間的耦合關(guān)系進(jìn)行了研究。主要工作有： (1)分別對(duì)開(kāi)式和閉式卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)的工作原理、特點(diǎn)進(jìn)行了分析；闡述了大型履帶式起重機(jī)卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)中存在較多的壓力脈動(dòng)現(xiàn)象,并以此為出發(fā)點(diǎn)對(duì)開(kāi)式卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性展開(kāi)研究。 (2)基于傳遞函數(shù)法建立了液控先導(dǎo)式平衡閥、恒壓變量馬達(dá)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)平衡閥傳遞函數(shù)的分析得知：主閥芯采用線性開(kāi)口形式、減小入口處阻尼直徑和減小控制活塞無(wú)桿腔面積均能夠增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)恒壓變量馬達(dá)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的分析得知,馬達(dá)的初始排量、初始負(fù)載壓降、液壓容腔體積等均會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。馬達(dá)排量設(shè)定為最小值時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性最差,增加馬達(dá)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(jí)建模方式,建立了卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)的HCD模型。結(jié)合典型工況,在AMESim仿真平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)抖動(dòng)問(wèn)題的故障再現(xiàn),并分析了抖動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因；結(jié)合動(dòng)態(tài)仿真,研究了平衡閥主閥芯開(kāi)口形式、平衡閥控制端阻尼匹配形式、壓力切斷閥、馬達(dá)變量控制機(jī)構(gòu)等因素與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性間的關(guān)系。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性,同時(shí)指出壓力切斷閥的開(kāi)啟動(dòng)作會(huì)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(kāi)口形式并適當(dāng)?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(jī)工作環(huán)境惡劣、運(yùn)行工況復(fù)雜多變的需求,提出了以系統(tǒng)穩(wěn)定性為基礎(chǔ)、提高工作效率為目標(biāo)的優(yōu)化解決方案,以改善所研究的大型履帶式起重機(jī)在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性與可靠性,并在多種工況下對(duì)優(yōu)化方案的可行性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 (5)設(shè)計(jì)了卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)的測(cè)試方案,并經(jīng)行相關(guān)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。分別對(duì)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(yīng)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(jìn)行了測(cè)試；對(duì)恒壓變量馬達(dá)進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究,分別測(cè)試了不同壓力切斷值、不同最小排量下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果相似度較高,驗(yàn)證了仿真模型及相關(guān)理論分析的正確性。 (6)將基于AMESim仿真平臺(tái)所提出的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化方案應(yīng)用到樣機(jī)上,并經(jīng)行試驗(yàn)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明采用本文所提出的優(yōu)化方案后,卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性能夠得到很大的提升,同時(shí)又較好地保證了系統(tǒng)的工作效率。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH213.7

【引證文獻(xiàn)】

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2 王展;全液壓制動(dòng)系統(tǒng)仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2012年

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

4 方曉瑜;旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)下放勢(shì)能回收的研究[D];中南大學(xué);2012年

5 周天文;鋁卷包裝線翻轉(zhuǎn)機(jī)液壓系統(tǒng)及位置控制的設(shè)計(jì)與研究[D];蘭州理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2423002