中小吨位汽车起重机液压工作回路仿真及实验研究

论文摘要

汽车起重机是广泛应用于国民经济各领域的一种流动式起重设备。随着我国经济建设的发展,对其需求量越来越大,对其性能的要求也越来越高。回转机构和起升机构是汽车起重机重要的机构,其液压系统特性直接影响整个起重机的工作性能。目前,国内汽车起重机的制造厂商主要依据经验及类比的方法来进行液压系统的设计,再通过样机试验来发现问题。这既花费了大量的时间和精力,又增加了设计成本。本文首先对汽车起重机液压系统的组成及特点和液压仿真技术进行了介绍,阐述了液压系统仿真建模的几种方法,对汽车起重机回转机构、起升机构的液压回路进行了分析,简化出相应的液压系统原理图。其次,借助法国AMESim软件,分别建立了QY20汽车起重机回转机构和起升机构的机液一体化仿真模型,恰当选择了系统元件的子模型,通过现场实测验证了仿真模型的正确性。最后,设计了仿真实验,对回转机构的制动精度以及转动惯量、回转阻力矩、制动时间、换向阀阀口开度、溢流阀调定压力等因素对汽车起重机回转机构和起升机构液压系统的影响进行了分析。仿真结果表明,工作状态改变时,系统会产生压力冲击,而以上影响因素对回转机构和起升机构液压系统的压力冲击较为明显,在系统设计中必须合理匹配才能获得满意的系统动态特性。本文讨论了汽车起重机起升系统存在的二次下滑现象,阐述了解决二次下滑现象的基本途径,选取了将制动器油路中的单向节流阀的控制方式由手动控制改为液控,利用起升马达进、出油口的压力差来调整节流口通流面直径,间接控制制动器开启时间,从而达到消除二次下滑现象的最终目的。在此基础上,基于AMESim软件对改进后的系统进行建模仿真,利用仿真结果,给出了负载与起升马达建立所需压力的时间、制动器开启时间之间的对应关系,为通过改进单向节流阀内部结构来消除二次下滑现象并改善二次起升性能提供了方法和理论依据。这种基于仿真技术的系统分析方法对其它液压系统的设计研究具有借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的目的和意义
• 1.2 液压仿真技术国内外研究现状及趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 发展趋势
• 1.2.4 当前液压系统仿真的主要问题
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 汽车起重机液压系统
• 2.1 液压系统基本组成
• 2.2 汽车起重机液压系统
• 2.2.1 起升机构液压回路
• 2.2.2 伸缩机构液压回路
• 2.2.3 变幅机构液压回路
• 2.2.4 回转机构液压回路
• 2.2.5 支腿机构液压回路
• 2.3 汽车起重机液压系统的特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 仿真建模与参数设定
• 3.1 系统仿真建模的几种主要方法
• 3.1.1 几种主要的建模方法
• 3.1.2 基于AMESim 的仿真建模方法
• 3.2 汽车起重机工作油路模型建立
• 3.2.1 回转机构液压系统仿真模型建立
• 3.2.2 起升机构液压系统仿真模型建立
• 3.3 非标元件仿真模型的构建
• 3.3.1 缓冲补油阀HCD 模型
• 3.3.2 平衡阀的HCD 模型
• 3.4 仿真参数设置
• 3.4.1 系统元件子模型的确定
• 3.4.2 回转机构仿真参数设置
• 3.4.3 起升机构仿真参数设置
• 3.5 工作回路仿真
• 3.5.1 仿真工况设定
• 3.5.2 仿真实验结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 现场实验与仿真模型验证
• 4.1 实验设备
• 4.2 回转回路实验
• 4.2.1 实验目的
• 4.2.2 实验条件与工况
• 4.2.3 实验与仿真结果对比
• 4.3 起升回路实验
• 4.3.1 实验目的
• 4.3.2 实验条件和工况
• 4.3.3 实验与仿真曲线对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 工作回路输出特性仿真研究
• 5.1 回转回路仿真分析
• 5.1.1 转台制动过程仿真
• 5.1.2 回转回路特性仿真
• 5.2 起升回路仿真分析
• 5.2.1 起升特性的仿真分析
• 5.2.2 二次下滑问题
• 5.3 本章小结
• 第六章 二次下滑问题的仿真研究
• 6.1 二次下滑问题的研究现状
• 6.2 起升回路改进
• 6.2.1 起升回路单向节流阀的作用原理
• 6.2.2 改进的设计理念
• 6.2.3 改进后的理论模型
• 6.3 改进后理论模型的仿真
• 6.3.1 单向节流阀参数设定
• 6.3.2 仿真结果及分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢