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液压挖掘机动臂回路节能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 12:05:21
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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、

【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


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