混凝土湿喷机泵送液压控制系统特性研究

论文摘要

混凝土湿喷机是一种广泛应用于喷锚支护工程领域的工程设备,泵送液压控制系统是决定混凝土湿喷机性能的关键因素之一,现有的湿喷机泵送液压系统不能满足泵送油缸换向时的流量要求,同时存在泵送油缸换向液压冲击过大的问题。本文在设计了湿喷机泵送液压系统的基础上,对泵送控制液压系统进行了详细的液压回路分析、系统数学建模、仿真分析和实验验证。首先,文章在设计了混凝土湿喷机闭式泵送液压系统的基础上,就如何匹配泵送换向时泵送油缸所需的流量进行了详细的液压回路分析,针对泵送液压系统换向液压冲击问题,提出了减小换向液压冲击的“SN”控制方法。其次,建立了混凝土湿喷机泵送液压控制系统的数学模型,通过Matlab/Simulink的仿真,分析了液压系统开环传递函数的稳定性并进行了Ziegler-Nichols参数整定；利用AMEsim仿真软件搭建了混凝土湿喷机泵送液压控制系统仿真模型、泵送混凝土负载模型,对整个液压系统进行仿真,研究了不同液压系统参数和系统采用“SN”控制对泵送油缸换向液压冲击压力的影响,提出了减小泵送换向液压冲击的方法。最后,在混凝土湿喷机实验样机上进行了实验研究,通过对比泵送液压系统在不带“SN”和带有“SN”控制的实验结果,验证了设计的湿喷机泵送混凝土时能够满足其流量要求,而且采用“SN”控制能够明显减小泵送换向时的液压冲击。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混凝土湿喷机简介
• 1.2.1 混凝土喷射工艺
• 1.2.2 活塞式混凝土湿喷机结构组成
• 1.2.3 活塞式混凝土湿喷机泵送系统工作原理
• 1.3 混凝土湿喷机国内外现状和发展方向
• 1.3.1 混凝土湿喷机国内外现状
• 1.3.2 混凝土湿喷机发展方向
• 1.4 混凝土湿喷机泵送液压控制系统研究现状
• 1.4.1 泵送液压控制系统存在的问题
• 1.4.2 混凝土湿喷机泵送液压控制系统研究现状
• 1.5 课题研究的意义及主要研究内容
• 1.5.1 课题研究意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 混凝土湿喷机泵送液压系统设计
• 2.1 混凝土湿喷机泵送液压系统设计
• 2.1.1 主泵送回路组成及工作原理
• 2.1.2 S管摆动回路组成及工作原理
• 2.1.3 马达搅拌回路组成及工作原理
• 2.2 混凝土湿喷机泵送液压控制系统工作过程
• 2.2.1 液压系统启动阶段
• 2.2.2 液压系统泵送工作阶段
• 2.2.3 泵送液压系统反泵工况
• 2.2.4 泵送液压系统换向工作阶段
• 2.3 闭式液压回路存在的问题
• 2.3.1 闭式系统的油温问题
• 2.3.2 泵送液压系统换向冲击
• 2.4 本章小结
• 第三章 湿喷机泵送液压控制系统建模
• 3.1 泵送液压控制系统数学模型
• 3.1.1 比例放大器环节
• 3.1.2 节流孔口数学模型
• 3.1.3 比例溢流阀环节
• 3.1.4 闭式泵排量控制环节
• 3.1.5 泵送控制液压系统总体数学模型
• 3.2 泵送液压系统数学模型
• 3.2.1 闭式泵输出流量方程
• 3.2.2 泵送油缸的流量连续方程
• 3.2.3 液压缸力平衡方程
• 3.2.4 泵控油缸总体数学模型
• 3.2.5 反馈环节
• 3.3 总体数学模型和各环节参数确定
• 3.3.1 总体数学模型
• 3.3.2 各环节参数确定
• 3.4 泵送液压系统稳定性分析
• 3.4.1 稳定性分析
• 3.4.2 基于Ziegler-Nichols方法的比例参数整定
• 3.5 本章小结
• 第四章 湿喷机泵送控制液压系统仿真
• 4.1 泵送液压系统仿真模型的建立
• 4.1.1 泵送液压系统仿真模型
• 4.1.2 仿真参数设置
• 4.2 仿真结果分析
• 4.2.1 泵送液压系统换向仿真分析
• 4.2.2 系统参数对泵送换向冲击的影响
• 4.2.3 带"SN"控制时泵送液压系统仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 试验研究
• 5.1 实验系统设计
• 5.1.1 实验目的
• 5.1.2 实验研究内容
• 5.1.3 实验原理及实验步骤
• 5.2 实验设备
• 5.2.1 测试样机
• 5.2.2 测试仪器
• 5.3 实验结果和分析
• 5.3.1 功能性检查试验
• 5.3.2 验证性试验与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要研究成果