小型液压挖掘机动臂与回转平台复合运动的协调性研究

论文摘要

液压挖掘机动臂与转台的复合运动是挖掘机作业循环中一个必不可少的环节,用时和能量消耗占整个工作循环的比重大,为了降低能耗,提高作业效率,要求动臂与转台复合运动在运动时间上协调。液压系统是液压挖掘机的核心部分,多路阀作为挖掘机液压系统中的关键元件,控制系统中油液的流动方向和调节通过油液的流量,进而控制执行元件的运动方向和速度,对挖掘机复合动作的协调性存在直接影响。小型液压挖掘机多路阀各控制阀块普遍采用三位六通节流阀,这种控制阀内部结构复杂,为了满足小型液压挖掘机的工作要求,通常在三位六通阀的阀芯节流端面圆周上开有各种形状、尺寸不一的节流槽。控制阀的阀芯有六个节流端面,阀芯与阀体配合后形成六个节流口。当控制阀工作时,阀芯移向阀体一端,其中的三个节流口起节流控制作用,阀芯移向阀体另一端时,另外三个节流口起节流控制作用,同时起作用的三个节流口的节流槽搭配情况在很大程度上影响执行元件的工作速度和承载能力。因此,为了使动臂与转台复合运动协调,需要合理设计控制阀各节流口的节流槽。本文以SWE15s小型液压挖掘机动臂与转台复合运动的协调性为研究内容,目的是为了建立一种设计、分析挖掘机节流控制阀阀芯的有效方法。文章指出控制阀阀芯节流槽对动臂与转台复合运动协调程度存在较大影响,在对挖掘机动臂与转台复合运动工况及液压系统进行详细分析的基础上,利用系统建模软件AMESim(Advanced Modleling Environment for Simulation of EngineeringSystems)建立了挖掘机的动臂和转台液压回路仿真模型,并进行仿真分析,仿真结果说明动臂提升与转台回转复合运动协调性达不到要求。运用仿真模型作进一步分析,提出了修改阀芯节流槽的改进方案。最后,把已有的动臂控制阀阀芯和转台控制阀阀芯安装到试验样机上进行测试,试验结果表明,动臂提升运动时间能够满足要求,而转台回转运动偏慢,动臂与转台复合运动协调性不够,与仿真分析结果一致,证明本文建立的动臂和转台液压仿真模型正确可靠。根据仿真分析提出的修改转台控制阀节流槽的改进方案,重新设计、加工转台控制阀的阀芯节流槽,再次试验,试验结果表明转台回转速度有所提高,达到设计要求,进一步证明本文建立的仿真分析方法能够可靠地指导控制阀阀芯节流槽的设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 挖掘机技术发展概况
• 1.3 分析挖掘机复合运动协调性的方法
• 1.4 课题研究意义及研究内容
• 1.4.1 课题研究意义
• 1.4.2 课题主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 动臂与转台工况特点及其液压回路分析
• 2.1 小型挖掘机主机工况特点
• 2.1.1 整机工况特点
• 2.1.2 满斗举升回转工况特点
• 2.1.3 空斗返回工况特点
• 2.2 小型挖掘机液压系统分析
• 2.2.1 小型挖掘机典型液压控制系统分析
• 2.2.2 节流调速原理
• 2.3 SWE15s挖掘机动臂与转台液压回路分析
• 2.4 节流口匹配特性分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于AMESim的动臂与转台液压回路建模
• 3.1 AMESim介绍
• 3.1.1 AMESim的基本特点
• 3.1.2 AMESim的使用方法
• 3.2 基于AMESim的动臂与转台液压回路建模
• 3.2.1 动臂液压回路建模
• 3.2.2 回转液压回路建模
• 3.3 本章小结
• 第四章 动臂与转台运动协调性仿真分析
• 4.1 确定仿真参数
• 4.1.1 节流口过流面积的计算
• 4.1.2 动臂机构仿真参数的确定
• 4.1.3 转台机构仿真参数的确定
• 4.2 动臂提升时活塞位移仿真结果
• 4.3 转台回转角位移仿真结果
• 4.4 动臂与转台复合运动协调性分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 试验研究
• 5.1 试验目的及内容
• 5.2 试验方案及测量设备
• 5.2.1 试验方案
• 5.2.2 试验设备
• 5.3 试验分析
• 5.3.1 改进前动臂与转台运动时间的测试
• 5.3.2 改进阀芯结构尺寸
• 5.3.3 改进后转台运动时间的测试
• 5.4 本章小节
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间主要的研究成果
• 致谢