双向缓冲负荷传感大流量放大全液压转向系统静动态特性研究

论文摘要

全液压转向器作为一种输出功率较大的全助力转向器,广泛应用于大型工程机械。传统的依靠增加内部通流面积来提高排量的转向器,体积过大、安装不便,而具有流量放大功能的同轴流量放大转向器依然存转向冲击振动的问题,同时流量放大倍数不够高。双向缓冲负荷传感大流量放大全液压转向器是为了解决上述问题而设计的新型全液压转向器。由该转向器组成的转向系统具有排量大、功率高、转向稳定的优点。为了进一步优化其静动态性能,本论文将对该转向系统的静动态性能进行仿真分析和研究,提出转向器的改进设计措施及结构方案。目前,对液压转向系统的静动态特性进行研究比较经济、有效、实用的方法是运用相关的计算机软件进行仿真分析。液压转向系统静动态特性的仿真分析能有效缩短设计周期,避免重复试验及加工从而降低成本。同时在设计阶段就能及时、准确地预测转向系统的静动态性能,从而为转向系统的调试节省时间,还可以通过仿真分析更加深入地了解所设计转向系统的各项性能。本论文首先分析了双向缓冲负荷传感大流量放大全液压转向系统的工作原理及系统的元件组成。运用流量连续方程和力平衡方程建立了液压转向系统的静态和动态数学模型,并进行了系统的静态特性分析。在液压转向系统动态数学模型的基础上,根据系统的工作原理,在具有液压专业特点的MSC.Easy5仿真软件中,建立了各个元器件的仿真模型,并根据各组成部分的关系建立了整个转向系统的仿真模型。在输入转向阶跃信号下,仿真分析双向缓冲负荷传感大流量放大全液压转向系统的动态特性。根据仿真分析的结论提出转向器的结构优化方案,并将结构优化后的样机实测实验性能参数与结构优化后的仿真性能参数对比分析。结果表明,该转向系统可以使转向器输出流量放大4倍,并且具有双向缓冲和转向稳定的良好性能。这些仿真分析结论对进一步的产品升级和优化设计具有非常重要的指导意义和参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 全液压转向系统的研究现状
• 1.3 全液压转向系统静动态特性研究方法及内容
• 1.3.1 建模方法介绍
• 1.3.2 仿真软件概述
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第二章 SHTLF型全液压转向系统静态数学模型及静态特性分析
• 2.1 全液压转向系统的结构组成及原理
• 2.1.1 优先阀的结构及工作原理
• 2.1.2 SHTLF 型全液压转向器简介
• 2.1.3 转向油缸的结构组成和工作原理
• 2.2 液压元件的静态数学模型
• 2.2.1 优先阀的静态数学模型
• 2.2.2 SHTLF 型全液压转向器静态数学模型
• 2.2.3 转向油缸静态特性数学模型
• 2.2.4 主要节流口面积的计算
• 2.3 全液压转向系统的静态数学模型及静态特性分析
• 2.3.1 全液压转向系统的静态方程
• 2.3.2 全液压转向系统的静态特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 全液压转向系统的动态数学模型
• 3.1 优先阀的动态数学模型
• 3.1.1 优先阀流量连续性方程
• 3.1.2 优先阀的力平衡方程
• 3.1.3 优先阀状态方程
• 3.2 SHTLF 型全液压转向器动态数学模型
• 3.2.1 转阀输入流量连续性方程
• 3.2.2 计量马达流量连续性方程
• 3.2.3 计量马达的力平衡方程
• 3.2.4 转阀输出流量连续性方程
• 3.2.5 计量马达的状态方程
• 3.3 转向油缸的动态数学模型
• 3.3.1 转向油缸流量连续性方程
• 3.3.2 转向油缸的力平衡方程
• 3.3.3 转向油缸的状态方程
• 3.4 全液压转向系统的动态数学模型
• 3.5 全液压转向系统基本参数的确定
• 3.6 本章小结
• 第四章 全液压转向系统动态仿真模型的建立
• 4.1 全液压转向系统仿真模型的建模方法和建模环境的选择
• 4.2 基于MSC.Easy5 的动态仿真模型的建立
• 4.2.1 基本液压元件的动力学描述
• 4.2.2 液压源的模型
• 4.2.3 液压油管模型
• 4.2.4 优先阀模型
• 4.2.5 转向器的模型的建立
• 4.2.6 组合阀块模型
• 4.2.7 液压缸的模型
• 4.3 全液压转向系统的模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 全液压转向系统的仿真分析及优化设计
• 5.1 EASY5 仿真环境的设置
• 5.2 全液压转向系统的仿真数据
• 5.3 仿真数据分析及结构优化设计
• 5.3.1 仿真数据分析
• 5.3.2 全液压转向系统结构的优化设计
• 5.4 结构优化设计后的全液压转向系统仿真数据及分析
• 5.4.1 仿真数据
• 5.4.2 仿真数据分析
• 5.5 全液压转向系统样机试验及与软件仿真数据的对比验证
• 5.5.1 全液压转向系统样机试验
• 5.5.2 系统仿真数据和样机试验数据的对比分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要工作回顾
• 6.2 本课题今后需进一步研究的地方
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢