【摘要】：履帶起重機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于港口、水電、鐵路及石油化工等大型工程項(xiàng)目中的移動(dòng)式起重機(jī)械，當(dāng)前，履帶式起重機(jī)產(chǎn)品正在向大噸位的方向快速發(fā)展。由于大型履帶起重機(jī)產(chǎn)品均為全液壓型起重機(jī)，因此液壓系統(tǒng)性能的好壞直接影響著履帶起重機(jī)的整機(jī)性能。然而，大型履帶起重機(jī)的液壓系統(tǒng)及元件主要依賴于國(guó)外進(jìn)口，核心技術(shù)仍需從國(guó)外引進(jìn)，，極大地制約了履帶起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展。因此，針對(duì)履帶起重機(jī)開(kāi)展液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 近年來(lái)，隨著集成傳感技術(shù)以及電液比例控制技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，液壓系統(tǒng)已能夠被成熟地應(yīng)用在大型履帶式起重機(jī)產(chǎn)品中。借助于以集成電路及微處理器為核心的集成電子控制技術(shù)，履帶起重機(jī)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了多液壓系統(tǒng)的集成控制，操作者通過(guò)控制手柄可對(duì)行走驅(qū)動(dòng)、起升、回轉(zhuǎn)乃至變幅系統(tǒng)等進(jìn)行集成控制。為滿足大噸位履帶起重機(jī)產(chǎn)品追求高自動(dòng)化程度、可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化操作的發(fā)展需求，履帶起重機(jī)產(chǎn)品對(duì)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求，設(shè)計(jì)者必須使液壓系統(tǒng)在響應(yīng)速度、微動(dòng)性、控制性能以及穩(wěn)定性等方面均有著更出色的表現(xiàn)才能夠滿足產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展需求。 目前，國(guó)內(nèi)的履帶起重機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美國(guó)家。大部分企業(yè)在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中仍采用經(jīng)驗(yàn)類比的方法，對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究工作的缺失，使其產(chǎn)品在穩(wěn)定性、微動(dòng)性、可控性等方面均與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品間存在顯著差距。本論文結(jié)合校企合作“移動(dòng)式起重機(jī)產(chǎn)品整機(jī)液壓控制回路測(cè)試評(píng)估系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，利用AMESim（Advanced Modeling Environment for Simulations ofengineering systems）軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)出了履帶起重機(jī)起升系統(tǒng)、行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)等系統(tǒng)的HCD（Hydraulic Component Design）仿真模型，并基于HCD仿真模型對(duì)大噸位履帶起重機(jī)中的典型液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性展開(kāi)研究。本文研究所得相關(guān)結(jié)論，可為國(guó)內(nèi)大噸位履帶起重機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作提供理論指導(dǎo)依據(jù)，同時(shí)也可縮短我國(guó)在起重機(jī)液壓系統(tǒng)研究領(lǐng)域與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平間的差距。 本文針對(duì)大噸位履帶起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要進(jìn)行了以下研究工作： 1．詳細(xì)分析國(guó)內(nèi)外大型履帶式起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀；對(duì)大型履帶式起重機(jī)起升、行走驅(qū)動(dòng)以及回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)分別進(jìn)行了介紹；闡述目前液壓系統(tǒng)仿真的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，確定使用的AMESim仿真軟件；確定了本文主要研究?jī)?nèi)容。 2．以某大型履帶起重機(jī)起升系統(tǒng)為研究對(duì)象，詳細(xì)分析該起升系統(tǒng)的組成及工作原理，分別建立了液控先導(dǎo)式平衡閥與恒壓變量馬達(dá)的數(shù)學(xué)模型，并基于數(shù)學(xué)模型分析了影響系統(tǒng)性能的主要因素，分析指出減小平衡閥入口處阻尼孔的直徑以及主閥芯的開(kāi)口面積，恒壓變量馬達(dá)最小排量的設(shè)定值、恒壓設(shè)定值以及相關(guān)容腔體積等因素均會(huì)對(duì)起升液壓系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響；利用AMESim仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)了起升液壓系統(tǒng)的HCD仿真模型，借助軟件模態(tài)分析工具對(duì)系統(tǒng)在下落工況中易產(chǎn)生壓力波動(dòng)的原因進(jìn)行了分析，分析指出平衡閥主閥芯面積梯度的變化易導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，馬達(dá)排量的突變以及恒壓閥開(kāi)啟時(shí)所引起的流量突變等現(xiàn)象均易引起壓力沖擊現(xiàn)象；基于仿真平臺(tái)，提出了改善起升液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)化方案。 3．介紹了某型履帶起重機(jī)負(fù)荷傳感行走液壓系統(tǒng)的組成，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了負(fù)荷傳感行走液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，通過(guò)對(duì)傳遞函數(shù)的分析，指出了負(fù)載敏感泵輸出功率的主要影響因素；開(kāi)發(fā)了負(fù)荷傳感行走液壓系統(tǒng)的HCD仿真模型，并進(jìn)行了仿真研究，指出負(fù)荷傳感技術(shù)應(yīng)用在行走液壓系統(tǒng)中時(shí)易形成由于功率匹配不佳而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火現(xiàn)象；基于仿真平臺(tái)提出了改變負(fù)載敏感閥彈簧預(yù)緊力、在兩個(gè)行走多路閥的負(fù)載反饋口間串聯(lián)適當(dāng)?shù)淖枘�、限制多路閥主閥芯位移等三種優(yōu)化方案，并分別對(duì)負(fù)荷傳感系統(tǒng)在應(yīng)用以上優(yōu)化方案后的功率自動(dòng)調(diào)節(jié)特性進(jìn)行了分析。 4．介紹了某型履帶起重機(jī)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的組成及其工作原理，并建立了其主要組成元件的數(shù)學(xué)模型；開(kāi)發(fā)了開(kāi)式回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的HCD仿真模型，重點(diǎn)研究了回轉(zhuǎn)換向閥閥口形式、回轉(zhuǎn)緩沖閥閥口形式、回轉(zhuǎn)緩沖閥彈簧剛度以及溢流閥開(kāi)啟壓力等因素對(duì)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)性能的影響。仿真分析表明：回轉(zhuǎn)換向閥采用在初始階段變化梯度較大的開(kāi)口形式對(duì)削弱回轉(zhuǎn)系統(tǒng)作業(yè)時(shí)的壓力沖擊以及改善調(diào)速性能均是有利的；在初始階段具有較小變化梯度的緩沖閥開(kāi)口形式對(duì)降低系統(tǒng)壓力沖擊是有利的；選擇適當(dāng)?shù)木彌_閥彈簧剛度可以減緩系統(tǒng)啟動(dòng)和換向時(shí)的壓力沖擊，并能夠縮短制動(dòng)時(shí)間。 5．設(shè)計(jì)了某大型履帶式起重機(jī)起升、行走驅(qū)動(dòng)以及回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方案，分析了關(guān)鍵液壓元件的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響；驗(yàn)證了相關(guān)仿真分析結(jié)論的正確性以及所提出的系統(tǒng)性能優(yōu)化方案的可行性。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH213.7;TH137

【引證文獻(xiàn)】

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1 范東;雙臂救援機(jī)器人液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];浙江大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2447942