液压挖掘机动臂回路节能研究

【摘要】：液压挖掘机作为大功率的土石方作业工具，在道路施工、市政建设以及水利工程中发挥了不可替代的巨大作用。随着液压挖掘机被越来越广泛的应用，它的高油耗、差排放和高污染等缺点暴露无遗，造成了严重的环境污染和很大的能源消耗。尤其是液压挖掘机动臂动作时，由于工作装置部分具有很大的重力势能，大量的液压能消耗在动臂多路阀的节流口上，造成了很大的能量浪费。随着中国工程机械的飞速发展和全球化战略的部署，解决改进这一问题已经势在必行，同时这一课题也成为了工程机械单位和科研院所的研究热点。在该背景下，本文选用某型号22T正流量挖掘机作为研究对象，对动臂回路的节能问题进行研究。主要研究内容如下： （1）首先分析了液压挖掘机节能研究的重要意义，以及挖掘机能量损失的主要形式和原因，阐述了国内外液压挖掘机节能技术的发展情况，接着重点简述了动臂回路节能技术的发展过程。 （2）对液压挖掘机工作装置进行了运动学和动力学分析，进行了公式推导，建立了相应的数学模型，并推出了动臂、斗杆和铲斗的动能、位能以及相应的液压缸受力。 （3）分别分析了液压挖掘机的整机工况、满斗举升回转和空斗返回工况特点。接着分别阐述了动臂节流回路、普通流量再生回路的工作原理，并建立了两者的数学模型。最后，建立了普通流量再生回路的AMESim数学模型，并进行了相关的参数计算和仿真参数设置。经过运行仿真，得出了动臂液压缸无杆腔和有杆腔的压力和流量特性，以及再生部分流量曲线。 （4）针对普通流量再生回路在节能方面的不足，提出了新型动臂节能回路。这种回路不但具有普通流量再生回路的流量再生作用，而且还具有能量回收的作用，从而避免了过多的液压能和重力势能损失在多路阀的节流口上。通过对新型动臂回路的原理进行分析，建立了它的数学模型，并进行了动臂基本回路的压降计算和液压系统效率的计算。 （5）对液压仿真软件AMESim进行了介绍，并分别建立了流量再生回路和新型动臂节能回路的仿真模型。在此基础上，建立了新型动臂回路的AMESim仿真模型，进行了相关的参数计算和仿真参数设置，通过运行仿真，分别得出了两种回路的流量和压力特性曲线。最后，通过对普通流量再生回路和新型动臂节能回路进行仿真对比，得出了新型动臂回路在保持运动特性的同时，比流量再生回路更加节能的结论。 【关键词】：挖掘机 动臂回路 AMESim 节能
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU621
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 液压挖掘机节能研究的主要意义10
• 1.2 液压挖掘机的能量损失分析10-13
• 1.2.1 溢流损失11-12
• 1.2.2 节流损失12
• 1.2.3 功率匹配的不合理性而造成的损失12
• 1.2.4 沿程功率损失12-13
• 1.2.5 摩擦功率损失13
• 1.2.6 动臂和斗杆的势能损失13
• 1.3 液压挖掘机节能技术发展概述13-16
• 1.3.1 国外挖掘机节能研究概况13-14
• 1.3.2 国内挖掘机节能研究概况14-15
• 1.3.3 挖掘机节能技术发展趋势15-16
• 1.4 液压挖掘机动臂回路节能技术发展16-22
• 1.4.1 传统动臂回路节能技术发展16-18
• 1.4.2 当今比较热门的动臂下降能量回收手段18-22
• 1.5 本文的主要研究内容22
• 1.6 本章小结22-24
• 第二章 液压挖掘机工作装置运动学和动力学分析24-36
• 2.1 工作装置运动学和动力学问题概述24
• 2.2 工作装置的运动学分析24-28
• 2.3 工作装置的动力学分析28-30
• 2.3.1 工作装置的速度和加速度计算28
• 2.3.2 两自由度动力学简化模型28-30
• 2.4 三自由度动力学方程及其简化30-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第三章 基于节流控制的液压挖掘机动臂回路原理及建模36-46
• 3.1 液压挖掘机的主机工况特点36-38
• 3.1.1 挖掘机的整机工况特点36-38
• 3.1.2 满斗举升回转工况特点38
• 3.1.3 空斗返回工况特点38
• 3.2 普通动臂节流回路38-41
• 3.2.1 普通动臂节流回路的原理38-40
• 3.2.2 普通动臂节流回路数学模型的建立40-41
• 3.2.3 普通动臂节流回路能量损失分析41
• 3.3 动臂流量再生回路41-45
• 3.3.1 流量再生回路原理42-43
• 3.3.2 流量再生回路的数学模型的建立43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 新型动臂节能回路的设计及分析研究46-54
• 4.1 新型动臂节能方案液压回路的组成及原理分析46-47
• 4.2 新型动臂节能方案液压回路数学模型的建立47-49
• 4.3 动臂基本回路压降损失的计算49-53
• 4.3.1 动臂液压缸上升时的回路50-51
• 4.3.2 动臂液压缸下降时的基本回路51-53
• 4.4 液压系统效率的计算53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 两种动臂回路仿真模型的建立及其节能研究54-68
• 5.1 液压仿真概述54-55
• 5.1.1 仿真技术在液压领域中的应用54
• 5.1.2 AMESim仿真软件54-55
• 5.1.3 AMESim仿真软件在液压系统仿真中的优势55
• 5.2 流量再生回路仿真模型的建立及仿真分析研究55-61
• 5.2.1 流量再生回路仿真参数设置55-57
• 5.2.2 仿真结果分析57-61
• 5.3 新型动臂节能回路仿真模型的建立及仿真研究61-64
• 5.3.1 新型动臂节能回路仿真模型的建立61
• 5.3.2 仿真参数设置61-62
• 5.3.3 仿真结果分析62-64
• 5.4 新型动臂节能回路与流量再生回路的节能效果对比64-66
• 5.5 本章小结66-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 全文工作总结68
• 6.2 工作展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 攻读学位期间发表的论文76-77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

负载敏感系统测试及特性分析    郝鹏;何清华;张大庆;

WYL20B轮式挖掘机的功率优化控制系统    徐小东

工程机械中的泵与发动机匹配    彭天好,杨华勇,傅新

二次调节静液传动技术在工程机械中的应用    肖沁

工程机械与人、环境的协调    黄宗益

模糊控制在液压挖掘机节能中的应用    国香恩,赵丁选,尚涛,张红彦

液压挖掘机功率匹配节能控制系统    尚涛,赵丁选,肖英奎,国香恩,金立生,张红彦

油液混合动力液压挖掘机动臂势能回收系统    赵丁选;陈明东;戴群亮;章二平;徐春博;

液压挖掘机全局功率匹配与协调控制    彭天好,杨华勇,傅新

负流量控制模型与试验研究    高峰,潘双夏

液压挖掘机节能控制技术的研究    高峰

液压挖掘机节能模糊控制系统研究    国香恩

液压挖掘机作业及行走系统节能控制研究    尚涛

基于混合动力与能量回收的液压挖掘机节能研究    张彦廷

液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究    李永旭

液压挖掘机工作装置运动控制研究    张大庆

液压挖掘机动力系统匹配及节能控制研究    郝鹏

混合动力挖掘机势能回收系统的研究    裴磊

基于双阀芯的挖掘机动臂控制系统特性及节能研究    谭青

机器人运动学的旋量表述    葛洪央;葛新锋;

工业机器人示教盒系统的设计    时国平;刘赣伟;

基于视觉的机械手臂自主抓物的实现    刘伟;齐晓慧;

并联机床虚拟设计的理论方法    范晋伟,关佳亮,王彤波,王文超,关剑,张小龙

9自由度混联微创外科机器人的正反解    张帆;刘达;王田苗;

液压挖掘机模糊自适应节能控制系统    程坷飞;王向周;王渝;郑戍华;

焊接机器人运动学正逆解    孙学俭;王仙勇;董宇;

五自由度水下摄像机械手技术方案与虚拟样机设计研究    郁荣;许可;

液压挖掘机发动机与液压泵的合理匹配的研究    汤振周;

基于PMAC的SCARA机器人运动控制研究    董生权;丁亮;尤波;刘罡;

基于能量回收再利用的液压挖掘机回转系统节能研究    姜继海;于斌;于安才;沈伟;

基于机构精度通用算法的机器人位姿误差建模    熊青春;王健强;

基于力学分析的蓄能器数学模型建立及实验研究    孔祥东;权凌霄;姚静;阚超;康双琦;

不考虑进口特性的蓄能器吸收冲击基础理论及实验研究    权凌霄;孔祥东;高英杰;康双琦;姚静;

负载敏感型挖掘机液压系统能耗分析    武宏伟;权龙;

应用二次调节技术的修磨机台车转速控制特性研究    陈元建;权龙;

挖掘机负载和工况识别技术研究    郝鹏;何清华;张新海;谢嵩岳;

比例阀控蓄能器吸收压力冲击的仿真研究    孔祥东;朱晓霞;权凌霄;张春宇;

开中心式负载敏感系统在甘蔗收割机的应用研究    陈远玲;周启迪;

基于CPR网络的全液压混合动力挖掘机    姜继海;于安才;沈伟;

液压挖掘机并联式混合动力系统控制策略研究    林潇

负载口独立电液比例方向阀控制系统关键技术研究    刘英杰

大功率机车柴油机时间控制式燃油喷射控制系统研究    王苏敬

采伐联合机机械手运动分析与控制系统研究    郭秀丽

步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制    王企远

服务机器人双臂协作技术研究及实现    李宪华

具有目的域的光电稳定跟踪系统满意控制策略    陈益

双钢轮压路机动态特性分析及惯性负荷的抑制    沈建军

基于液压式能量回收的挖掘机动臂节能研究    张树忠

地面探测车移动系统若干关键技术研究    尚伟燕

小口径深井救援机器人的设计研究    孙晓红

PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发    陈斌

机器人假肢功能设计与分析    殷慧

拟人灵巧手的设计及其工作空间研究    梁春辉

平面绳牵引并联机构的控制研究    万晓正

主从式MIS机器人的运动控制研究    王道明

辅助腹腔镜手术机器人建模与仿真研究    刘尔静

胶囊机器人转弯动力学特性研究    王楠

掘进机器人控制算法研究    王剑

掘进机器人液压控制系统研究    李晓齐

混合动力电动汽车技术发展与现状    何洪文,祝嘉光,李剑

国外电动汽车发展现状及对我国电动汽车发展的启示    李佩珩,易翔翔,侯福深

变转速轴向柱塞泵恒流量控制的建模与仿真    郭初生,王向周,王渝

模糊控制与模糊神经网络研究的现状及展望    李斌，雷渊超，吴今培

汽车新节能技术的展望    秦俊伟;张宝林;

混合电力推进系统及其贮能电池    桂长清

实现机构运动仿真的新途径    刘长荣,陈修龙,郑玉才,刘涛

混合电动车及其蓄电池    李相哲,丁干,石常青

节能型电动车驱动系统的研究    窦国珍,黄念慈,张志钊,贺明智

柴油机模糊自校正PID控制器    曹恒,孙宝元,段军,潘大德,李天福

预测控制算法及其应用研究    余世明

液压挖掘机节能控制技术的研究    高峰

凿岩机器人双三角钻臂自适应控制策略研究    李力争

基于功率匹配的挖掘机节能控制技术的研究    张栋

液压变压器研究    欧阳小平

基于混合动力与能量回收的液压挖掘机节能研究    张彦廷

液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究    李永旭

液压挖掘机混合动力系统的控制策略与参数匹配研究    肖清

液压挖掘机动力系统匹配及节能控制研究    郝鹏

挖掘机器人规划控制方法与技术的研究    张强

水轮机叶形现场检测机械臂运动学模型及运动学求逆新方法研究    黄志雄

阀控非对称油缸控制系统及特性研究    张伟汉

基于Windows CE 的嵌入式系统研究与应用    王永强

基于嵌入式PC104的矿山监测系统设计与开发    包乃兰

液压挖掘机动力系统的节能控制研究    纪云锋

液压挖掘机器人工作装置运动控制系统的研究    张海涛

挖掘机负载敏感系统的联合仿真及能耗分析    武宏伟

混合动力挖掘机势能回收系统的研究    裴磊

液压挖掘机反铲装置的力学性能分析与优化研究    胡雄伟

液压挖掘机发展概况    田奇,马鹏飞

Robex210—5型液压挖掘机问世    胡正隆

现代液压挖掘机斗杆阀联的结构    李乐奇;何清华;郭勇;陈勇;

液压挖掘机工装轨迹的PID仿真技术    吕广明,陆念力,古秀川,孙风岐

液压挖掘机的起重与安全操作装置    田奇,马鹏飞,余冬林

“会思考”的挖掘机——凯斯CX800B型液压挖掘机    

模糊综合法评价液压挖掘机性能探讨    丁健民,王敏,靳学明

新型液压挖掘机在镇江问世    

小松产品向上延展 PC300-7、PC360-7液压挖掘机抢滩中国市场    陆三江

永立建机推出日立ZAXIS-3系列液压挖掘机    孙宽;

液压挖掘机点检初探    陈学因;符燕秋;

基于能量回收再利用的液压挖掘机回转系统节能研究    姜继海;于斌;于安才;沈伟;

液压挖掘机作业过程预测控制方法研究    郭刚;黎波;张宏梅;罗文兴;

液压挖掘机工作装置轨迹模糊控制方法    郭刚;黎波;张宏梅;罗文兴;

PC400液压缸损坏的原因及预防措施    吴武飞;

液压挖掘机与国家基本建设    丁家声;

液压挖掘机在矿山应用的对比分析    周志雄;王珍涛;王卓;

负载敏感型挖掘机液压系统能耗分析    武宏伟;权龙;

大直径深立井安全快速施工技术探讨    杨焕友;马运明;吴悦光;

混合动力系统在液压挖掘机上的应用研究    肖清;王庆丰;林添良;胡宝赞;龚文;

电动液压挖掘机前景向好    MEB 记者 谭思敏

国产200吨液压挖掘机下线    卜政铭

北方重汽进军液压挖掘机市场    商立今

液压挖掘机需求将加大    

卡特彼勒推出320C液压挖掘机    田野

液压挖掘机    雨 森

玉柴重工外观设计等三项专利获国家授权    姚健

液压挖掘机制造的节能趋势    龚纪强

液压挖掘机2002年度销量增幅57.3%    谢慧

国产液压挖掘机已属世界一流水平    陈正利

液压挖掘机动臂下降势能回收技术研究    陈明东

混合动力液压挖掘机势能回收系统的基础研究    林添良

液压挖掘机并联式混合动力系统控制策略研究    林潇

液压挖掘机节能控制技术的研究    高峰

液压挖掘机工作装置设计关键技术研究    杜文靖

液压挖掘机作业及行走系统节能控制研究    尚涛

基于液压式能量回收的挖掘机动臂节能研究    张树忠

液压挖掘机振动掘削机理及其过程优化建模与智能控制策略研究    朱建新

基于功率匹配的挖掘机节能控制技术的研究    张栋

混合动力挖掘机动力总成及参数匹配方法研究    王冬云

液压挖掘机动臂回路节能研究    夏德政

液压挖掘机动臂势能回收系统方案设计研究    张晓建

液压挖掘机动力系统匹配研究    黄亮

中型液压挖掘机装载及复位动作协同性研究    陈艳军

基于混合动力的液压挖掘机动臂势能回收系统研究    宁涛

液压挖掘机工作装置结构特性分析与仿真    刘韬

液压挖掘机工作装置斗尖轨迹控制研究    汪亮彬

液压挖掘机液压系统使用寿命的研究    张炬明

液压挖掘机工作装置特性分析与优化设计    刘刚强

液压挖掘机分层综合优化方法研究    李小龙