分析挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)建模與仿真

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com金屬，1995(7)：25-28．2004．[3]胡家秀．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，【7J李增剛．ADAMS入門詳解與實(shí)例[M]．北京：國防工業(yè)出2004．版社，2008．【4】羅紅萍．雙腔顎式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)特性研究IJJ．礦山機(jī)械，【8】鄭建榮．ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)入門與提高【ME京：機(jī)2006(1)：30—31．械工業(yè)出版社，2005．f5】黎民，朗世平．顎式破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J】．礦山機(jī)械，1987(1)：32—38．通信地址：河北省邢臺(tái)市中興西大街466號河北機(jī)電職業(yè)[6]孫靖民．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，技術(shù)學(xué)院

2、機(jī)械工程系(054048)(收稿日期：2010—03—10)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)建模與仿真成凱’，張靜，王鵬宇，戴群亮，李文新(1．吉林大學(xué)汽車動(dòng)態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2．廣西柳工機(jī)械股份有限公司)摘要：以國內(nèi)某公司生產(chǎn)的某型20t液壓挖掘機(jī)為樣本，闡述了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理。根據(jù)液壓元件、工作裝置的布置結(jié)構(gòu)和實(shí)際尺寸，在AMESim軟件平臺(tái)上對該型挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)和工作裝置進(jìn)行了建模，并通過對模型參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電液一體化系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真。重點(diǎn)就其中壓力脈動(dòng)與工作裝置跟隨效果差等問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決方案以提高控制精度。關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；液壓系統(tǒng)；AMESim；仿真分析在液壓挖掘機(jī)

3、中，發(fā)動(dòng)機(jī)通過液壓系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)1．1挖掘機(jī)的挖掘循環(huán)工作裝置，液壓系統(tǒng)效率的高低對挖掘機(jī)的經(jīng)濟(jì)性制定合理的工作循環(huán)，是為了在仿真過程中使有很大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國國產(chǎn)挖掘機(jī)正常工作時(shí)，挖掘機(jī)的動(dòng)作流暢協(xié)調(diào)。挖掘機(jī)的工作模式大致可其液壓系統(tǒng)的效率僅為40％左右，這是液壓挖掘機(jī)以分為挖掘、平整和精細(xì)3種，其中以挖掘作業(yè)為效率低下的主要原因之一。因此，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行主。典型的挖掘過程包括確定挖掘工位、挖掘、運(yùn)動(dòng)改進(jìn)和研究，對提高液壓挖掘機(jī)的效率，改善液壓到卸料工位、卸料、返回挖掘工位5個(gè)工序。挖掘機(jī)的工作性能具有重要的意義。本文基于挖掘循環(huán)試驗(yàn)中各油路先導(dǎo)壓力的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)是由多種液壓元件組成的非

4、變化，計(jì)算液壓缸的外伸行程，據(jù)此設(shè)定一個(gè)挖掘線性系統(tǒng)，各個(gè)元件間靠壓力油傳遞能量，依靠控過程中各工作裝置的動(dòng)作過程，作為仿真模型的輸制信號實(shí)現(xiàn)壓力、流量的控制。AMESim軟件是基于入。圖1所示為在16S的挖掘循環(huán)中各工作裝置的圖形化的仿真軟件，帶有多種工程軟件包，其中液動(dòng)作過程(工作的先后順序和位移)。壓仿真軟件包包含了大量的常用液壓元件、液壓源1．2挖掘機(jī)工作裝置與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)建模和液壓管路等，控制軟件包包括多種信號源和運(yùn)算挖掘機(jī)的工作裝置由鏟斗、斗桿、動(dòng)臂組成，三法則，非常適合工程系統(tǒng)尤其是液壓及其控制系統(tǒng)者的協(xié)調(diào)動(dòng)作是由3組液壓缸的伸縮聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的建模仿真和動(dòng)態(tài)分析。的。圖2為挖掘機(jī)工

5、作裝置在工程仿真軟件AMESim中的模型，各個(gè)部件的建模基于軟件的平1工作裝置建模面機(jī)械庫(PlanarMechanical庫，簡稱PLM庫)：基金項(xiàng)目：國家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目：混合動(dòng)力系統(tǒng)與節(jié)能型工程機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用研究(2009AA0A．a(chǎn)A．03)作者簡介：成凱(1962一)，男，博士生導(dǎo)師，研究方向：工程裝備故障診斷與智能控制。一29—學(xué)兔兔www.xuetutu.com越0：80：61040：2．圖1挖掘循環(huán)中各工作裝置動(dòng)作過程鏟斗液壓缸?--?!E圖3挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的AMESim模型Bod試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生重大的影響。通過計(jì)算，得到了如圖4所示的挖掘負(fù)載輸入曲線?！羖0140T一1

6、2O1O0圖2挖掘機(jī)工作裝置的AMESim模型8060PLMBOD是可以連接到二維機(jī)械上構(gòu)成動(dòng)力系統(tǒng)的基本形式，而且其端口可以用作外部輸入的端40口，通過PLM傳感器將輸入量以力的形式作用于液2O壓缸。0液壓挖掘機(jī)中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作為液壓執(zhí)行系統(tǒng)的【】2468lUl2l4l6t／s一部分，其動(dòng)力來源于主泵驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)馬達(dá)。回轉(zhuǎn)圖4一個(gè)工作循環(huán)中挖掘負(fù)載輸入曲線馬達(dá)上的角位移傳感器檢測并反饋其位移，通過PID控制器進(jìn)行控制，來跟蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖3回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與工作裝所示。置各部分質(zhì)量及其中心位置有關(guān)，實(shí)際上，轉(zhuǎn)動(dòng)慣1．3工作參數(shù)的計(jì)算量是一個(gè)變化量。本模型中，取工作裝置3種不

7、同挖掘機(jī)在作業(yè)過程中，負(fù)載主要包括挖掘負(fù)載的中心位置，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，取平均值近似代和由各個(gè)工作部件自重產(chǎn)生的負(fù)載。自重產(chǎn)生的負(fù)表回轉(zhuǎn)裝置工作過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。載可以通過在AMESim軟件中給定部件的質(zhì)量由2液壓控制系統(tǒng)建模軟件自行計(jì)算；而挖掘負(fù)載是在挖掘過程中產(chǎn)生的，由于挖掘物料的局部密度、結(jié)構(gòu)形狀等物理參2．1泵控系統(tǒng)建模數(shù)在挖掘過程中的不確定性，挖掘負(fù)載是會(huì)時(shí)常發(fā)挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)分為泵控系統(tǒng)和閥控系生變化的，但