4.000.png

4.333.png

4.444.png

411111.png

ppt.ppt

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】

打印.pdf

挖掘機總裝圖.dwg

文件清單.txt

檔案袋封皮.docx

程序部分.dwg

答辯記錄表.doc

說明書正文.docx

挖掘機液壓控制系統(tǒng)分析并用simulink仿真

摘  要

回轉系統(tǒng)是液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)中的一部分，對于小型液壓挖掘機，由于其質(zhì)量和負載質(zhì)量的提高，回轉系統(tǒng)具有大慣性負載系統(tǒng)、回轉系統(tǒng)啟動和制動特性等特點，提高了復合作用和回轉臂的協(xié)調(diào)性差。所以它的性能的好與不好將直接影響著挖掘機的機能。為全面的挖掘機回轉系統(tǒng)液壓挖掘機的目的，從回轉系統(tǒng)啟動特性的理論分析，在回轉制動溢流系統(tǒng)，機器在三個方面提升復合動作手臂的協(xié)調(diào)?；剞D系統(tǒng)仿真與改進系統(tǒng)。結果表明，改進后的系統(tǒng)具有較好的回轉緩沖效果。緩沖效果有利于提高所有液壓系統(tǒng)的可靠性。

總結了液壓挖掘機回轉平臺的一般運動規(guī)律，建立非全周開口的閥控回轉馬達的圖與傳遞函數(shù);對液壓回路的理論分析表明，臂架轉動與吊臂的差異是回轉的原因回路和動臂回路之間存在著耦合關系。

    利用液壓仿真軟件Simulink建立仿真模型，把仿真結果與改進系統(tǒng)進行對比，考證仿真模型的正確性。對回轉系統(tǒng)的平衡閥，溢流閥，液壓馬達，液壓油泵進行模擬建模仿真。由輸出仿真曲線分析得出:優(yōu)化設計前后的回路的液壓系統(tǒng)影響規(guī)律，是否得到了比較好的回轉系統(tǒng)緩沖結果。效果好的同時對于提升全部回轉液壓系統(tǒng)可靠性的特性。

關鍵詞:液壓挖掘機；回轉系統(tǒng)；平穩(wěn)性；simulink

ABSTRACT

    The rotary system is an important part of system of excavator hydraulic system of hydraulic excavator for small, due to its quality and improve the quality of load, rotating systems with large inertia load system, rotary system starting and braking characteristics, improve the coordination compound and rotary arm difference. So it's performance good or bad will directly affect the function of the excavator hydraulic excavator system. For the purpose of comprehensive analysis of the excavator, from the starting characteristics of rotary system theory in slewing brake overflow system, machine coordination in three aspects to enhance the composite movement of the arm. The simulation and improvement of the system of rotary system. The results show that the system improved after having rotary good cushioning effect. The buffering effect is beneficial to improve the reliability of hydraulic system.

   Summarizes the general regularity of slewing platform of hydraulic excavator, a non-circular opening of the valve control of rotary motor diagram and the transfer function of the hydraulic circuit; the theoretical analysis shows that the differences between the arm rotation and the boom is a coupling relationship between the rotary reason and boom loop circuit.

   To establish the simulation model using Simulink hydraulic simulation software. The simulation results were compared with the improvement of the system, verify the simulation model. The system of the rotary balance valve, relief valve, hydraulic motor, hydraulic pump simulation modeling and simulation. The simulation curve obtained by the output: influence of hydraulic system optimization design before and after the loop. Whether the rotary buffer relatively good results. At the same time to enhance the effect of all characteristics of slewing hydraulic system reliability.

Key words: hydraulic excavator, rotary system, stability, simulink

目  錄

1 緒論 1

1.1 挖掘機簡介 1

1.2 液壓系統(tǒng)簡介 2

1.3 液壓挖掘機回轉系統(tǒng)的概述 2

1.3.1 回轉系統(tǒng)的工作原理 3

1.3.2 回轉系統(tǒng)的典型操作條件 3

1.3.3 回轉系統(tǒng)平穩(wěn)性 4

1.4 本論文研究內(nèi)容 4

2 回轉液壓系統(tǒng)分析 5

2.1 回轉系統(tǒng)液壓挖掘機的技術現(xiàn)狀 6

2.2 液壓系統(tǒng)原理圖 7

2.3 挖掘機液壓系統(tǒng)分析 7

2.3.1 回轉液壓回路分析 7

3 挖掘機中的液壓回轉系統(tǒng)的特性 9

3.1 挖掘機液壓回轉一般運動規(guī)律 9

3.2 閥控回轉馬達特性分析 10

3.3 回轉與動臂液壓系統(tǒng)特性 12

4 回轉液壓系統(tǒng)控制的仿真 14

4.1 液壓系統(tǒng)仿真模塊建立 14

4.1.1 液壓油泵模塊 15

4.1.2 液壓馬達模塊 16

4.1.3 溢流閥模塊 16

4.1.4 平衡閥模塊 17

4.2 回轉液壓系統(tǒng)仿真模型建立 18

4.3 仿真圖得出的結論 22

結論 23

參考文獻 24

致謝 25

大學畢業(yè)論文（設計） 大學畢業(yè)論文 (設計 ) 題 目 : 挖掘機液壓控制系統(tǒng)分析并用 真 指導老師 : 陳立新 學生姓名： 韓天民 所屬院系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機 械工程 （礦山機電） 班 級 ： 機械 13 完成日期 ： 2017 年 5 月 25 日 大學畢業(yè)論文（設計） 聲 明 我鄭重聲明：在畢業(yè)設計中嚴格遵守學校的 相 關規(guī)定，我 所完成的 畢業(yè)設計是在陳 立新 老師的指導下，自主 設計 、撰寫的 論文 ；在我的畢業(yè)設計中不 復制 、抄襲他人的學術思想和成果。 不 偽造設計數(shù)據(jù)。遵守學術規(guī)范 ， 如果設計和信息不真實，我愿意承擔全部責任。 學生簽名： 2017年 5 月 25日 大學畢業(yè)論文（設計） 新 疆 大 學 畢業(yè)論文（設計）任務書 班 級： 機械工程 13 姓 名： 韓天民 論文（設計）題目： 挖掘機液壓控制系統(tǒng)分析并用 專 題： 要求完成的內(nèi)容： 1、 通過對挖掘機的工作機構分析合理的簡化建 立回轉液壓系統(tǒng)的數(shù)學模型 ； 2、 利用 統(tǒng)模型并進行仿真 ； 3、 編寫 完成設計 計算 說明書一份； 發(fā)題日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日 實習實訓單位： 地點： 論文頁數(shù)： 頁； 圖紙張數(shù)： 指導教師 ： 教研室主任 ： 院 長 ： 大學畢業(yè)論文（設計） I 摘 要 回轉系統(tǒng)是液壓挖掘機 液壓系統(tǒng) 的重要子系統(tǒng) 中的一部分 ，對于小型液壓挖掘機，由于其質(zhì)量和負載質(zhì)量的提高， 回 轉系統(tǒng)具有大慣性負載系統(tǒng)、 回 轉系統(tǒng)啟動和制動特性等特點，提高了復合作用和 回 轉臂的協(xié)調(diào)性差。 所以它的性 能的好 與不好將 直接影響 著 挖掘機的 機 能。為全面的 挖掘機 回轉系統(tǒng)液壓挖掘機的目的，從 回 轉系統(tǒng)啟動特性的理論分析，在回轉制動溢流系統(tǒng)， 機器 在三個方面提升復合動作手臂的協(xié)調(diào)。 回 轉系統(tǒng)仿真與改進系統(tǒng)。結果表明，改進后的系統(tǒng)具有較好的 回 轉緩沖效果。緩沖效果有利于提高所有液壓系統(tǒng)的可靠性。 總結了液壓挖掘機回轉平臺的一般運動規(guī)律，建立非全周開口的閥控回轉馬達的圖與傳遞函數(shù) ;對液壓回路的理論分析表明，臂架轉動與吊臂的差異是 回 轉的原因回路和動臂回路之間存在著耦合關系。 利用液壓仿真軟件 立仿真模型，把仿真結果與改進系統(tǒng)進行對比，考證仿真模型的正確性。對回轉系統(tǒng)的平衡閥，溢流閥，液壓馬達，液壓油泵進行模擬建模仿真。由輸出仿真曲線分析得出 :優(yōu)化設計 前 后的 回路的液壓系統(tǒng)影響規(guī)律 ， 是否得到 了 比較好 的回轉 系統(tǒng) 緩沖 結果 。效果好 的 同時對 于 提 升全部 回轉液壓系統(tǒng)可靠性 的特性 。 關鍵詞 :液壓挖掘機；回轉系統(tǒng)；平穩(wěn)性； 大學畢業(yè)論文（設計） he is an of of of to of So it's or of of of of in in to of of of is to of of of a of of of is a To of of by of At to of of 大學畢業(yè)論文（設計） 錄 1 緒論 ...................................................................... 1 掘機簡介 ........................................................... 1 壓系統(tǒng)簡介 ......................................................... 2 壓挖掘機回轉系統(tǒng)的概述 ............................................. 2 轉系統(tǒng)的工作原理 ............................................. 3 轉系統(tǒng)的典型操作條件 ......................................... 3 轉系統(tǒng)平穩(wěn)性 ................................................. 4 論文研究內(nèi)容 ....................................................... 4 2 回轉液壓系統(tǒng)分析 ........................................................... 5 轉系統(tǒng)液壓挖掘機的技術現(xiàn)狀 ......................................... 6 壓系統(tǒng)原理圖 ....................................................... 7 掘機液壓系統(tǒng)分析 ................................................... 7 轉液壓回路分析 ............................................... 7 3 挖掘機中的液壓回轉系統(tǒng)的特性 ............................................... 9 掘機液壓回轉一般運動規(guī)律 ........................................... 9 控回轉馬達特性分析 ................................................ 10 轉與動臂液壓系統(tǒng)特性 .............................................. 12 4 回轉 液壓系統(tǒng)控制的仿真 .................................................... 14 壓系統(tǒng)仿真模塊建立 ................................................ 14 壓油泵模塊 .................................................. 15 壓馬達模塊 .................................................. 16 流閥模塊 .................................................... 16 衡閥模塊 .................................................... 17 轉液壓系統(tǒng)仿真模型建立 ............................................ 18 真圖得出的結論 .................................................... 22 結論 ....................................................................... 23 參考文獻 .................................................................... 24 致謝 ....................................................................... 25 大學畢業(yè)論文（設計） 1 1 緒論 掘機簡介 挖掘機主要用于城市，狹窄的土地，而不是人力和勞動力。主要工作是挖掘、裝載基礎設施、吊裝，用于城市的管道道路、工程、住宅建筑、和景觀 施工 等。小型挖掘機具有體積小，靈活的優(yōu)勢，往往一機可 參 與各種設備的工作，除了鏟鏟，還配備了起重機、抓斗、鏟斗、平坡、耙、沖擊鏟、容器叉架、拖航，滿足各種工程需要。同時，研制開發(fā)了專業(yè)化的挖掘機，如 壓力很低 、 聲音很小 、水陸 兩棲 的 挖掘機 械 等?？傊?，它是一種 有著很多 用途的 萬能 城市 建造 機 器 。由于機器的特性非常接近人們， 因此 ,除了設計要求的耐用性 ,可靠性和效率 ,還需要考慮人與機器、環(huán)境之間的和諧，并特別注意以下幾點 [1]： 1安全碰撞，不與周圍的機械運行過程中抗傾覆穩(wěn)定性。 2低污染即 工作 要求，低振動，低噪音，聲音更悅耳。 3和周圍的環(huán)境可以調(diào)和，形象應該是美麗的，形式和顏色不造成人們感到不 高興，有一種親和力。 4盡可能擴大其使用功能，可以安裝各種輔助設備，應成為城市的通用工程機械。 5操作簡單，任何人都可以學習。 挖掘機具有多項功能，而且還具有便捷的交通優(yōu)勢，能耗低、靈活性、適應性等優(yōu)點，非常適合于施工現(xiàn)場和 工作環(huán)境 狹 小的地方 ， 工作環(huán)境小 、 價 錢不高 ，重量輕，維修方便等 ， 如小型土方工程、市政工程、道路養(yǎng)護、混凝土破碎、電纜敷設、管道敷設、水上花園栽培在工程中被廣泛應用。由于基礎開采 、準備、裝載、吊裝等功能，必須考慮到工作空間小、地形復雜、操作方便、可控，對挖掘機的市場性能要求如下 [2]： 1改進挖掘機可控性和控制精度和復合作用。 2簡化液壓 工作 系統(tǒng)， 減少資金消耗 ， 能 實現(xiàn)大批量工作和低油耗動態(tài) 的 平衡。 3改進工作可靠性。 4提高駕駛舒適度， 能夠極大地降低 勞動 的 強度，提高單位生產(chǎn)率。 5改進操作安全性。 6振動的幅度比較低、聲音比較小，適用于人們生活的地方挖掘。 同時，挖掘機的設計原則是保證設備能在狹窄、復雜的區(qū)域高效施工。由于 大學畢業(yè)論文（設計） 2 使用環(huán)境的特殊要求，它必須具有起重機的優(yōu)良操作特性 和運行特性 ，這與大中 型挖掘機不同。中國小型挖掘機市場（低于 13 噸機重量）在中國挖掘機行業(yè)在過去的十年中，關鍵配套液壓件和國內(nèi)其它先天性缺陷， 導致大型挖掘機市場在 韓國和美國 ,美國和歐洲等外國公司瓜分超過 90%的份額。經(jīng)過十年的努力 ,國內(nèi)企業(yè)重拾近 27%的份額 ,特別是大型和小型液壓挖掘機 ,近兩年來一直是重大升級。 中國的小型挖掘機市場似乎已經(jīng)看到了中國的曙光，是恢復和擴大國內(nèi)小挖市場。小的國內(nèi)制造企業(yè)正在削減很少超過 60%，這不能不說這是行業(yè)的大發(fā)展，有很多年銷售額超過 千臺 的企業(yè) [3]。 壓系統(tǒng)簡介 液壓系統(tǒng)是負載與發(fā)動機之間的中間環(huán)節(jié)，由于機 器 一直 在 做 分 合 的運動 ，而且液壓泵的流量 十分 有限 制 ， 分 合動 作的 時 候 ，運動的流量 的 要求液壓泵的流量 不足以滿足同時的動作 。因此，現(xiàn)代液壓挖掘機液壓系統(tǒng)必須首先 要 解決系統(tǒng)的流量 分給的 問題，同時要求節(jié)能 能源 ，降低能耗。 液壓 小型 挖掘機的液壓系統(tǒng) 中 由動力元件（ 油 壓 的 泵、執(zhí)行 的 器 件 ）（液壓馬達、液壓缸）、控制元件（多路閥）和輔助設備（冷卻器、過濾器油）按照一定的方法結合起來，對發(fā)動機的機械能，以油為介質(zhì)的功率元件為液壓能，然后分為機械能實施后，各類運動的實現(xiàn)。 因為 液壓系統(tǒng)的 職能 是傳 達 和分 派能源 來把 控機 器 ，它是液壓挖掘機的 重要 部件。 80 年的 早 期 時候 ，挖掘機開始 結合 機電 的 一體化技術，機電一體化是考慮燃料的緩解和提 升 液壓挖掘機和消耗，工作效率因此提高第一，開始改為變量泵定量泵，近 80 年來，液壓系統(tǒng)已經(jīng)形成了比較成熟的階段，這一時期的主要目的是提高液壓傳動的節(jié)能、工作效率 ， 在 外國的時候 ,80年之前液壓挖掘機主要應用的都是定量泵 [4]。 液壓傳動不僅關系到液壓元件的能量損失和控制方式 ,還關系到系統(tǒng)的類別。能量損失有時是由系統(tǒng)本身元素的損失引起的 器 件固有的。通過 闡明 液壓系統(tǒng)的類型和特點，充分認識和了解節(jié)能技術的發(fā)展歷程和趨勢。控制變量位移 [5]。根據(jù)油循環(huán)情況，可分為 分 開式 的 和閉式 的 系統(tǒng)。由于封閉系統(tǒng)的缺點 ， 其關鍵是每一個負載必須由單一的泵源驅動 ,不能滿足多負載同時動作的要求。與此相反 ,開放式系統(tǒng)被廣泛使用 ,因為它可以滿足多負載驅動的要求。在開放式系統(tǒng)的基礎上 ,液壓系統(tǒng)有多種形式和分類 ,可以從不同的角度進行分類。 也 可以從不同的角度進行 區(qū) 分。該系統(tǒng)可分為定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)，可與系統(tǒng)中心液壓泵的流 量分離。目前，它在國內(nèi)外得到了廣泛的應用。下面具體分析和比較這兩個系統(tǒng)的特點。 壓挖掘機回轉系統(tǒng)的概述 小型液壓挖掘機的構造是由回轉結構、行走結構、工作結構三大部分主要構 大學畢業(yè)論文（設計） 3 成的。其中， 工作結構包括活動臂、 斗桿和斗。液壓挖掘機 器的 駕駛 屋 、油箱和工作結構等構造均凝聚在回轉的工作臺上面。 轉系統(tǒng)的工作原理 液壓挖掘機回轉系統(tǒng)由 回 轉液壓系統(tǒng)和 回 轉結構裝置組成回轉液壓系統(tǒng)一般 回轉 閥控馬達系統(tǒng) [6]。 液壓挖掘機的駕駛室、工作結構和油箱與 回 轉平臺一起旋轉。圖 1壓系統(tǒng) 回轉 的工作原理。 圖 轉的系統(tǒng)工作示意圖 回轉 打開 時，換向閥打開。 液壓系統(tǒng)驅動高壓油把電機通過行星齒輪減速電機將電機的轉速和轉矩的 回 轉支座約束，外環(huán)的摩擦力矩、阻力和 回 轉平臺的其他性能加速，使轉臺 回 轉到一個很好的位置，當 回 轉制動時， 回 轉閥關閉，液壓系統(tǒng)輸出制動力矩電機的轉速，進而控制 回 轉平臺的減速和制動。 轉系統(tǒng)的典型操作條件 挖掘機的 液壓系統(tǒng) 工作過程 中由 以下幾 種主要的 間歇 運動構成 ：轉盤轉動和吊臂升降 ,斗桿外折，桶外拉，整機運轉，其它輔助動作 中，挖掘機需要 常 做復合動作 [7]。圖 1 圖 1壓挖掘機的工作循環(huán) 由圖 1一 2可知，挖掘機的工作循環(huán)包括鏟斗斗桿反復動作、 全提吊桶，斗卸斗，倒吊桶空。其中， 回 轉系統(tǒng)加入的工作條件包括：全桶提升 回轉 和空桶返回。全斗開式回轉工作狀態(tài)主要是指挖掘工作條件完成后，液壓挖掘機臂液壓缸將移動臂同時，回轉液壓馬達將轉向平臺翻轉到卸料位置。此時，主旋轉和復合運動的手臂，空桶返回到操作條件，完成挖掘機卸載后，轉向反向旋轉，而液壓缸臂使桶回到原來的地方。 有時為了保證空斗進入新的挖掘位置 ,還用鏟斗和臂配合液壓缸動作。 所以 ，空 爪 狀態(tài)主要是手臂的旋轉和復合運動 。 大學畢業(yè)論文（設計） 4 由上可以知道，回轉系統(tǒng) 在實際的工作過程中主要是配合手臂的復合運動，以及手臂的旋轉和復合運動的次數(shù) 。 在挖掘機的全部工作循環(huán)中占了很大時間比例。 轉系統(tǒng)平穩(wěn)性 液壓挖掘機回轉系統(tǒng)的不穩(wěn)定性決定了回轉電機和液壓元件的壽命舒適和安全感造成了嚴重的影響；因此，在二十世紀 80年代末，國內(nèi)外學者及國外工程機械公司開始制動過程的穩(wěn)定性，回轉起動和負荷大慣性 [8]。 論文研究內(nèi)容 本文以挖掘機樣機為來源根基 ,對小型液壓挖掘機中的回轉液壓控制系統(tǒng)進行仿真。從本文內(nèi)容來看 ,第二章針對于挖掘機樣機的回轉機構液壓系統(tǒng)進行分析。第三章針對目前小型液壓挖掘機的回轉液壓系統(tǒng)特性進行分析。第四章為系統(tǒng)建模仿真 ,以挖掘機中回轉機構控制系統(tǒng)進行動態(tài)仿真 ,基于 真軟件在系統(tǒng)寫入的數(shù)據(jù)相同狀況下進行兩種系統(tǒng)的對比分析得出結論。 綜上所述 ,本文的主要目的是比較兩個系統(tǒng)的性能與實際的模擬曲線，并與理論分析的仿真結果進行比較。 大學畢業(yè)論文（設計） 5 2 回轉液壓系統(tǒng)分析 液壓挖掘機的主要部件是工作 的 裝置 配件 、回轉 的 機構、動力 的配置 、液壓系統(tǒng)、傳動控制機構、行走 的 機 器 和輔助 的機器 。電廠的功率輸出可以有效地使用，這一直是挖掘機設計研究人員的目標。本章以 小的 挖掘機的液壓系統(tǒng)進行分析，下一章進行分析其液壓控制系統(tǒng)，為以后的仿真和實驗作出鋪墊。 如圖 2圖 21234鏟斗桿； 5 67其主要結構分為三個部分：底盤、平臺、工作裝置。工作 的部件利用 轉向頭連接 在回轉 的 平臺 上 ；通過回轉支承連接，底盤 回 轉平臺； 1放在 回 轉平臺后發(fā)動機；駕駛室位于左前角的 回 轉平臺；底盤的前端設有推鏟架設有步行道；傳動系統(tǒng)是一個獨立的液壓系統(tǒng)流量分配 運作模式是全液壓電氣系統(tǒng)的功能出發(fā)，照明，監(jiān)控和自動報告。如圖所示，動力系統(tǒng)即發(fā)動機 1 驅動活塞泵 的液壓能量可轉換為鏟斗缸 4、斗桿 馬達 、臂缸 2、 回 轉電機 7、行走電機以及推板等。理解和設計液壓系統(tǒng)， 他的 工作 的 過程和液壓挖掘機 得動作，最開始要 了解 流量分配和功率分配各液壓泵作用元件 ， 和 主復合動作要求各液壓元件在操作流程中的作用，力和功率的需求以及液壓元件的配合和復合動作。 大學畢業(yè)論文（設計） 6 轉系統(tǒng)液壓挖掘機的技術現(xiàn)狀 從上一節(jié)可以看出，回轉系統(tǒng)在挖掘機的典型工作循環(huán)中起著重要的作用 ，本實用新型具有工作頻率高、時間長、 回 轉系統(tǒng)與活動臂系統(tǒng)組合動作協(xié)調(diào)的優(yōu)點。在效率和績效上起決定性作用。因此， 回 轉系統(tǒng)的 功 能不 止涵蓋回 轉系統(tǒng) 的單 一 動作性能還包括回轉與動臂 的 復合 運動的對稱 性。 雖然挖掘機的實際工作過程中，回轉動作不是很多，但 回 轉系統(tǒng)性能是工廠測試的重要指標， 回 轉系統(tǒng)的單作用是提高旋轉和活動臂的性能提升復合動作協(xié)調(diào)的基礎 [9]。 回轉 系統(tǒng) 在用作于 挖掘機 中很 大的慣性加載 結 構， 擁有 慣性 比較 大、常數(shù) 的時間比較 大、阻尼比 比較低 等特性， 所以形成了 回轉 平臺在起動和 停止的進 程中相當不 穩(wěn)定：當電機啟動時，由于 回轉 平臺的慣性和阻力矩， 回轉 平臺的速度增的 加 比較 慢，導致 馬達內(nèi) 很 高壓 的 沖擊 導致 溢流。當 回轉 制動電動機、 回轉 臺帶動電機轉動時由于慣性，電機回油側的流量與操作的差別較大，會形成較大的壓力沖擊，使安全閥頻繁發(fā)生當電機的開啟和關閉，馬達 的 回油側 的 壓力波動 比較較 多 ；當 回轉 電機 到 減速 到停止 ，電機在制動氣室壓力高在反向擺動的作用下，加速度、速度和穩(wěn)定性直接影響到電機的制動過程中大型挖掘機失穩(wěn)現(xiàn)象較為嚴重，為了減少操作者的技術要求和工作強度，一般要求旋轉和活動臂舉同時用旋轉臂打開手柄。動臂旋轉與升降的協(xié)調(diào)平臺與活動臂 馬達 的速度相匹配，即當臂升到適當?shù)男遁d高度時，轉動平臺到 了特定的 卸載 地方 。在實際工作過程中，由于工作條件的不同，所需的轉角和動臂升降高度隨液壓挖掘機相對裝載車位置的變化而變化表的轉速相對應可調(diào)。如果裝載所需的舉升高度很小，則需要返回轉快，升降速度移動臂可適當減速 [10]。 當復位動作復位時，吊桿具有重力、低壓和低速的功能由于重力的急劇下降和臂筒運動的吸力現(xiàn)象；同時要求轉速較快。 回轉 平臺當旋轉到一個特定的角度，手臂下降到 特 定的 地方 。 依 據(jù)挖掘機的 特別的 工 作條件 和技術 的要素 ，回轉 的液壓 系統(tǒng)工作 性質(zhì)能力總結為 以下 的 幾個方面 ： （ 1） 穩(wěn)定旋轉的單動作，減少啟動時，制動壓力和制動端的計數(shù)器 轉現(xiàn)象。 〔 2)配合動作的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)轉動臂復合動作流量的合理分配。 (3)為了滿足上述兩點的要求， 在這個過程中 ,實現(xiàn)了節(jié)能系統(tǒng)的 回轉 ,提高了轉速 ,減小系統(tǒng)溢流損失 。 大學畢業(yè)論文（設計） 7 壓系統(tǒng)原理圖 圖 2壓系統(tǒng)原理圖 挖掘機 的 液壓回路 的 系統(tǒng) 中， 該系統(tǒng)可分為五個主要部分 ,電源 ,閥組 ,執(zhí)行部分 ,控制部分和輔助部分 ,由于液壓挖掘機系統(tǒng)本身的液壓系統(tǒng)的復雜性和非線性 ,在系統(tǒng)的每一個細節(jié) 的精確建模是不可行的，其 得出的后果 將 形成 模型太 過于多 樣性 ，導致系統(tǒng)的狀 況 方程 得出結果 的 不容易 ，和一些 不主要的現(xiàn)象大多 不 干擾 系統(tǒng)的動態(tài) 的機 能，固有頻率遠高于系統(tǒng)構件的固有頻率，對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響很小 [11]。 建模時，應簡化或忽略。 掘機液壓系統(tǒng)分析 轉液壓回路分析 液壓挖掘機 的 回轉 結構 回轉 所需要的時間大約是全部 工作 的一次工作 時間的 51%～ 71%。液壓 中 系統(tǒng) 的全部 熱量的 31%～ 41%是 液壓回路的液壓壓力。因此，合理確定程序液壓回路的結構， 回轉 機構， 回轉 機構的參數(shù)的正確選擇，提高生產(chǎn)率和功率利率，改善駕駛員的工作條件是非常重要的工作，減少沖擊裝置。該機采用 回轉 電機模型的 45 R 理論位移，通過計算的 回轉 機構， 回轉 電機的合理選擇。液壓原理圖如圖 2 大學畢業(yè)論文（設計） 8 圖 21一單向閥； 23一緩沖閥； 4液壓挖掘機回轉機構運動時，車輛的慣性較大， 突然地 啟動 時候 、 或者突然地停止時候 和突然換向時會產(chǎn)生較大的液壓沖擊。特別是在轉彎過程中突然遇到障礙停止。液壓 系統(tǒng)的 沖 壓 會 讓全部的 液壓系統(tǒng)和 零件造成 振動和噪音， 以至于損壞。因此，挖掘機的 回轉 機構往往采用特殊的電路來保證安全、保護元件。首先， 由于液壓沖擊造成的巨大損壞 ,應該在緩沖閥中 ,閥 3是一種特殊的緩沖閥 ,該閥將被連接到 回轉 電機，制動時高低壓電路，停止或反轉機構，液壓油的壓力室通過緩沖閥直接進入低壓室降低液壓沖擊。兩個單 向閥起作用的油。 該 緩沖電路 有著 油量 比較 少，背壓 比較 低，工作效率高 的特點 。針對 停止的 回路 系統(tǒng) ， 研發(fā) 了 利 用機 器來 制 造 動 力 和液壓 系統(tǒng) 制 造 動 力互 相 配合 的方 法 進行電機制 造 動力 。 回轉 電機的制動型式常閉。當 回轉 電機停止供油時，制動 馬達 的先導油壓回到油箱。一旦油泵供應到電機，先導壓力油進入制動缸在同一時間。 大學畢業(yè)論文（設計） 9 3 挖掘機中的液壓回轉系統(tǒng)的特性 本章通過總結液壓挖掘機回轉平臺的一般規(guī)律，對回轉平臺的轉動慣量進行了數(shù)學分析。液壓挖掘機 的液壓 回轉單動臂 回路理論特性 和 舉升機機構 的液壓回路特性的理論研究。 掘機液壓回轉一般運動規(guī)律 當液壓挖掘機的旋轉角度較大時， 回轉 平臺的運動分為啟動加速度和勻速 回轉 ，減速制動三階段。如果不考慮邊坡和風的影響，忽略摩擦阻力矩在啟動和制動的整個過程中，電機的輸出轉矩不變 ， 則速度為 ： （ 3 其中，回轉平臺上最大的驅動力矩為 : i2 ?? π?M（ 3 根據(jù) 回轉 平臺的不同旋轉角度，轉臺的速度曲線如圖 3么時候當旋轉角度小時， 回轉 平臺不能加速到最大角速度同時，速度曲線為三角形速度圖，當返回角位移較大時， 回轉 平臺移動太遠該過程 中的 三個階段的加速，勻速和減速。 大學畢業(yè)論文（設計） 10 (a) 泵系統(tǒng)的三角速率圖 (b)泵系統(tǒng)的梯形速率圖 （ c）泵系統(tǒng)的三角速率圖（變量） (d)泵系統(tǒng)的梯形速率圖（變量） 圖 3轉平臺速度圖 由式 1、式 2和圖 3可以看出 回轉 平臺的轉動慣量和旋轉平臺的最大驅動力矩對 回轉 平臺的運動特性起著決定性的作用。對 回轉 平臺的轉動慣量的大小和挖掘機質(zhì)量屬性和工作與胃的姿勢結構主要決定； 回轉 平臺的驅動力矩通過回轉液壓系統(tǒng)的特點確定，轉臂和復合動作也由液壓系統(tǒng)動態(tài)劈 裂的影響。因此，在本章中，我們將分析 回轉 平臺的轉動慣量的液壓回路的特性，雙泵和雙回路液壓挖掘機的液壓系統(tǒng)的旋轉動作， 回轉 系統(tǒng)的 回轉 和解除。 控回轉馬達特性分析 在兩個 泵 兩個 回路 的 節(jié)流系統(tǒng)中 ， 小的 回轉液壓系統(tǒng) 挖掘機 是 由 一種閥 來 控制的 回轉 電機電路 ， 換向閥 門是由 三位 的 六通閥 門 ， 動作的 時 候，該動作 可 以 與回油節(jié)流、油節(jié)流和旁路 的 節(jié)流 一起配合 ，圖 3其示意圖 。 大學畢業(yè)論文（設計） 11 圖 3轉換向同節(jié)流原理圖 三個口分別是 1,2,3通過口的出流量分別為 力降分別為Δ 流分別為 流數(shù)為 壓油的密度為ρ ,A， n和 加起來 ，馬達 B，與液壓泵的出口壓力與流量分別為 根據(jù)節(jié)流孔的流動方程和流動的連續(xù)性方程 ： ?????????????????????????????????????)3221333333222212111111( 由此可以看出，執(zhí)行器的轉速受三孔流道面積的大小影響，節(jié)流孔面積的匹配對執(zhí)行器的性能有重要影響。三挖掘機回六到負轉換閥開閥，有不同數(shù)量的閥芯和閥之間的重疊，當 回轉電機油的 進口和回油口 在 打開 的時候 ，流通面積為零，安裝在槽復雜直口閥和旋轉換向閥芯和非圓的開放特性的進油口和回。因此， 回轉 電機電路本質(zhì)上是一種非全開放兩位四銷控液壓馬達電路，如圖 3 大學畢業(yè)論文（設計） 12 圖 3壓馬達示意圖 轉與動臂液壓系統(tǒng)特性 液壓挖掘機轉動臂液壓系統(tǒng)是一 個很特別的兩個泵兩個 回路 的 節(jié)流液壓 控制 系統(tǒng)。按液壓原理，液壓挖掘機 回轉 與活動臂升降復合動作，變量泵 1通過臂的組合閥和 回轉 閥同時向液壓缸的臂和 回轉 電機供油 2。變量泵 2臂液壓缸供油。因此，合理布置泵 1 流量是確定挖掘機啟閉協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)的關鍵合理分配流量的關鍵因素。在對 1號泵液壓系統(tǒng)進行分析的基礎上 回轉 可動臂復合作用中流動分布規(guī)律的研究。 即使 用 了 定量 的 泵和 不變 壓 力的 變量泵，閥 門 控 制 馬達系統(tǒng)和閥 門 控制 液壓缸 的 系統(tǒng) 體系很少有什么聯(lián)系， 實用新型結構簡單，制造 起來比較容易 ，但 是由于 定量泵系統(tǒng)角 的 功率 比較 大， 電 動機 的 功率 使用比例比較 低，油 消耗的很快很多 ， 比較不適合小中型挖掘機 型液壓挖掘機?？紤]到挖掘機工作條件的復雜性和載荷的變化性，中型液壓挖掘機在恒功率變量泵 中 ,由于 恒 定 功變量 的 泵可以破壞負 荷 大小，調(diào)節(jié)泵排量，以減少系統(tǒng)溢流損失。 根據(jù)上述分析，可以得出結論， 回轉 系統(tǒng)和臂架系統(tǒng)之間的關系在很大程度上影響挖掘機旋轉與活動臂升降復合動作的協(xié)調(diào)。當兩個執(zhí)行 原件 負載相等 的條件下 ， 對稱 性 比較 好。 由于 挖掘機 的 回轉環(huán) 持 有 著 大 的 慣性負荷的 性質(zhì) 。下午的 “鉛”鉛時開始階段，勻速運行階段，所以理論上我們可以采取以下措施來減弱兩種關系的耦合，提高復合動作的協(xié)調(diào)： (1)在回轉回路系列優(yōu)先閥降低 回轉 系統(tǒng)和臂架系統(tǒng)的負載差異。 (2)減少液壓缸的面積，減少回轉系統(tǒng)和臂架系統(tǒng)的負荷 (3)調(diào)整系統(tǒng)的其他有關參數(shù)，例如增加吊桿的剛度和起動力矩泵 1 單獨用于 回轉 電機，避免 回轉 電機停止啟動的 情況 現(xiàn)象 產(chǎn)生 。 大學畢業(yè)論文（設計） 13 但是，如果優(yōu)先閥的節(jié)流特性，液壓缸臂區(qū)等 的 參數(shù) 作用 不能很好地適應執(zhí)行設備的負載特性，復合動作的協(xié)調(diào)性將不會得到改善。如果優(yōu)先閥溢流區(qū)，當回轉 電機和臂升降同時啟動時，由于響應時間長， 回轉 電機不能 很快的 上升，流量通過安全閥 們 產(chǎn)生 巨量 的溢流損失。泵的輸出流量 比較 低 ， 沒有所需 的 流量，升降速度 比較 慢。 大學畢業(yè)論文（設計） 14 4 回轉液壓系統(tǒng)控制的仿真 壓系統(tǒng)仿真模塊建立 液壓系統(tǒng) 是 由 很 多個不 一樣 的液壓 器件構 成，各部件之間的能量傳遞 利用系統(tǒng) 液壓管路行 進 。在建模 的數(shù)學 過程中， 一般是 由節(jié)點 的形成 液壓系統(tǒng)的參數(shù)模型。 一個 節(jié)點選擇 用來表示 流動方程來表示節(jié)點的壓力和入口和出口節(jié)點流量之間的關系。每個液壓元件連接 到 節(jié)點上，并建立每個液壓元件的仿真模型，并通過仿真可以得到節(jié)點的壓力曲線。節(jié)點 的 壓力 和 管道和液壓 器 件密切相關。 平和壓力 的 曲線 走勢，這對全部 液壓系統(tǒng)的可靠性 有著很大的意義 。 對于液壓腔節(jié)點，腔體壓力 ： ? ?? p (4 式中， 腔的體積； 油液的有效體積彈性模量； Q 是型腔的流量總和。 將 塊用到數(shù)學模型轉化為仿真模型， 件，如圖 4得的液壓壓力節(jié)點的壓力和流量的仿真模型，如圖 4 圖 4件圖 大學畢業(yè)論文（設計） 15 圖 4力流量轉換模塊 同樣， 畫出 了液壓系統(tǒng) 中的 各模塊的數(shù)學模型， 畫出 了仿真 的 模型 圖 。 壓油泵模塊 液壓泵以泵的轉速和輸出壓力作為泵出口的輸入， 作為 以泵的出口流量輸出。因此 此時地 泵的輸出流量端口可以表示為 ： ? （ 4 在公式中， 壓油泵仿真模型 ， 如圖 4 圖 4壓油泵仿真模型 大學畢業(yè)論文（設計） 16 再利用 件全選，然后創(chuàng)建封裝模塊。如圖 4 圖 4壓油泵封裝模塊 同理，創(chuàng)建各個模塊的封裝模塊 壓馬達模塊 液壓缸，并連接到油腔壓力和作為輸入的外力，通過流量和輸入 口活塞桿的速度，一個方程組的液壓缸的運動 ????????????? ?(1（ 4 在公式中， 活塞腔的活塞面積； 壓缸模塊的 模塊 模型如圖 4 圖 4流閥模塊 溢流閥以壓差為 輸入的 節(jié)點，輸出 的 流量。數(shù)學模型可以表示為 ： 大學畢業(yè)論文（設計） 17 ??????????)(0)(121212???? （ 4 當 在公式中， 安全閥模塊的 模型，軟件 模型如圖 4 圖 4流閥仿真模型 衡閥模塊 輸出 是一個 平衡閥 的 流量 ， 平衡閥 用來作為 選擇壓力差作為輸入 。 數(shù)學模型可以表示為 ： 1 2 （ 4 在公式中， 溢流閥 中 的液導； 平衡閥中的導閥； 一個平衡閥模塊的仿真模型圖 4 圖 4 大學畢業(yè)論文（設計） 18 在建立仿真模型后，利用 對 液壓系統(tǒng)仿真 的 時 候 ，可以直接 用建立的模塊互相連接 后 組成后進行 仿真。圖 4軟件組成的模塊封裝 ， 全閥模塊， 壓缸模塊， 衡閥模塊，壓油泵模塊。 最后 封裝模塊 。 圖 4轉液壓系統(tǒng)仿真模型建立 利用著 液壓挖掘機 的 液壓系統(tǒng) 作為研究 ， 畫出 了仿真 的 模型 圖 ?；剞D液壓系統(tǒng)如圖 4圖中的 4-9(a)是原來的液壓挖掘機回轉液壓系統(tǒng)，圖 4-7(b) (a)原來的系統(tǒng) （ b）改進后的系統(tǒng) 圖 4根據(jù) 原 來的 改進液壓系統(tǒng)。 本文的 主要目標 是確定回路的優(yōu)化設計是 不是符合要求，是不是能達到所要求的更好的緩沖條件。 液壓系統(tǒng)的詳細數(shù)據(jù) ,見 圖4 表 4 大學畢業(yè)論文（設計） 19 圖 4壓系統(tǒng)數(shù)據(jù) 表 4統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)表 序號 參數(shù) 符號 單位 大小 1 回轉馬達排量 c/ 回轉溢流壓力 3 回轉支持壓力角 α 0 4 回轉馬達效率 η m 油液密度 ρ Kg/m3 850 6 油液運動粘度 v 6 7 油液體積彈性模量 E 8 液壓 馬達 大徑 D1 25 9 液壓馬達小徑 D2 5 10 液壓馬達最大行程 L1 240 11 液壓馬達最大靜摩擦力 F N 1510 大學畢業(yè)論文（設計） 20 續(xù)表 412 液壓馬達溢流壓力 7 13 油泵最大排量 c/05 14 油泵最大溢流壓力 于節(jié)點的壓力對整個液壓系統(tǒng)的可靠性有很大的影響， 因此 液壓系統(tǒng)被選擇作為一個節(jié)點在油路和回油線。如圖 4顯示的，選取其中的 1 節(jié)點和 2節(jié)點，用來得到液壓系統(tǒng)的仿真模型 。其中， 別為子模塊，分別描述了液壓缸、平衡閥、溢流閥的壓力和 [ 0 ]之間的關系，腔節(jié)點的壓力的壓力是輸入，輸入或輸出流是輸出。仿真時間為 0至 原液壓系統(tǒng)的仿真結果如圖 4示。改進的回轉液壓回路仿真后，選擇節(jié)點的 別在油路和油電路，并進行了仿真分析，建立系統(tǒng)的仿真模型如圖 4示。仿真時間為 0 至 仿真結果如圖 4 44擬結果的比較，對 2 個液壓回路為相同的電路設計，因此，節(jié)點 1 和節(jié)點 3的壓力曲線基本相同，但返回線路節(jié)點 2和節(jié)點 4壓力曲線的比較可以看出， 節(jié)點的壓力峰，4 峰壓力是 點 4 的壓力波動較大，節(jié)點內(nèi)的壓力波動較小，在 2 時過渡較為穩(wěn)定。在影響改進的緩沖液壓電路比原來的 系統(tǒng) 回轉 環(huán)更為突出，并對油路壓力小，每個元件的壓力較小，說明液壓回路的改進的正確設計，取得了較好的回轉 的緩沖作用。因此，它可以提高整個液壓系統(tǒng)的可靠 性。 圖 4回轉液壓系統(tǒng)仿真模型 大學畢業(yè)論文（設計） 21 圖 4進后的回轉液壓系統(tǒng)仿真模型 圖 4轉液壓系統(tǒng)仿真圖 圖 4進后的回轉液壓系統(tǒng)仿真圖 大學畢業(yè)論文（設計） 22 真圖得出的結論 對 44擬結果的比較，對兩液壓回路為相同的電路設計，因此節(jié)點 1 和 3 壓力曲線基本上是一致的，與壓力曲線回歸線的節(jié)點 2 和 4 相比， 點 4， 節(jié)點 2 的峰值，峰值為 點 4 的壓力波動較大，節(jié)點 2 的壓力波動較小，比第 2節(jié)點更穩(wěn)定。在影響改進的緩沖液壓電路比原來的 系統(tǒng) 回轉 環(huán)更為突出，在油壓壓力較小，每個單元較小，說明液壓回路的改進的正確設計，取得了較好的 回轉 的緩沖作用。良好的緩沖效果有利于提高整個液壓系統(tǒng)的可靠性。 大學畢業(yè)論文（設計） 23 結 論 對中國經(jīng)濟的 穩(wěn)步 發(fā)展，中國的小型挖掘機市場 日益 活躍提供了 很 好的宏觀環(huán)境，未來幾年，中國將繼續(xù)發(fā)展小挖市場，市場前景誘人，潛力巨大。 對于 技術 這一部分 ，液壓系統(tǒng)的設計 是 挖掘機的 比較重要的 技術， 所以 對 于液壓系統(tǒng)的了解和分析 顯得尤為重要。在本文中，基于掘機回轉系統(tǒng)進行了分析與仿真 ,是理論與應用相結合的有益探索。 該方法的成功，將有助于液壓挖掘機液壓系統(tǒng)的設計與優(yōu)化。全文總結如下 1本文對小型 的 液壓挖掘機液壓 回轉 系統(tǒng)理論分析、建模仿真 ， 然后 對液壓系統(tǒng)的兩種進行了詳細的比較。 2本文對液壓泵的液壓缸 等 進行了 一一 的建模， 雖然進行了建模， 但由于沒有辦法 精確 地確定多個 數(shù)據(jù) ，而不能完全控制液壓油源和電機的電路，與工程實踐有一定的距離。 3仿真結果表明為回轉液壓系統(tǒng)仿真 果建立在對挖掘機液壓系統(tǒng)的設計完美的模式，無論是 對于 各種 現(xiàn)代的油壓 的 挖掘機的計算 有著十分明顯 的 重要成分 。 使我對四年所學部分課程得到了全面復習和鞏固 ,鍛煉了自己全面分析和解決問題的能力 ,還了解了很多機械的問題，學了很多軟件的功能，為了以后工作形成了幫助。 軟件有很多不懂， 輔導老師給了我很 多 的幫助 ,讓 我對 較多 的認識和了解。 由于時間較短 ,任務較重 ,我們又缺乏實踐經(jīng)驗以及對淺。因此 ,本設計中一定存在著錯誤 ,敬請老師們多多指導 ,以便修改和充實我的知識從而使我能夠提高自己的專業(yè)能力 ,適應當前機械化發(fā)展的需要。將來我會更加努力。 大學畢業(yè)論文（設計） 24 參考文獻 [1] 李啟兵 Z][2] 王謙 建筑機械化 [Z]2):1[3] 張啟君 J]2006(01):5[4] 張棟 D]吉林大學 ,2005(4):2[5] 50807 [6] 黃宗益 ;葉 偉