分析正流量液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂回路流量特性

《分析正流量液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂回路流量特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第1期(總第182期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No．12014年O2月MECHANICALENGlNEERlNG&AUT()MATI()NFeb．文章編號(hào)：1672—6413(2014)01—0045—03正流量液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂回路流量特性分析張永強(qiáng)，劉建，仉志強(qiáng)。，鐘家怡。(1．太原重工股份有限公司。山西太原030024；2．太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西太原030024；3．柳工機(jī)械工程股份有限公司，廣西柳州545007)摘要：針對(duì)液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂在下降過程中重力勢(shì)能利用率低的問題，對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析．分別建立了液

2、壓挖掘機(jī)動(dòng)臂在下降過程中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和液壓回路的數(shù)學(xué)模型。采用AMESim軟件建立了動(dòng)臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與液壓回路的仿真模型，分析主泵一多路閉一負(fù)載的正流量控制參數(shù)。并通過遺傳算法優(yōu)化節(jié)流閻通徑，得出兩組節(jié)流閥通徑最優(yōu)值。關(guān)鍵詞：正流量；液壓挖掘機(jī)；節(jié)能；流量特性；動(dòng)臂中圖分類號(hào)：TU621：TP391．7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言z一√+珞)一2z舯z舯cos．(2)正流量液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的流量供應(yīng)能夠跟隨(3)工裝機(jī)構(gòu)、動(dòng)臂整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡方程為：負(fù)載所需流量進(jìn)行實(shí)時(shí)變化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流量的實(shí)時(shí)匹Fe1一J+Ge2．(3)配。但是挖掘機(jī)動(dòng)臂在下降過程中存在著很大的重力其

3、中：F為動(dòng)臂缸的作用力；J為工裝與動(dòng)臂整體的轉(zhuǎn)勢(shì)能，而且挖掘機(jī)在工作過程中動(dòng)臂需要頻繁地制動(dòng)動(dòng)慣量；G為工裝自重；為工裝機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力臂。和舉升，這部分勢(shì)能如果能夠回收再利用，將在很大程(4)工裝機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力臂：度上提高挖掘機(jī)的能量利用率，提高系統(tǒng)的工作效率。一ZsinO,．(4)因此，本文對(duì)22t正流量液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂下降過程的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)臂液壓回路進(jìn)行理論分析，并進(jìn)行建模仿真分析，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。I動(dòng)臂下降過程的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型動(dòng)臂下降動(dòng)作采用常用測(cè)試方法中規(guī)定的動(dòng)作：斗桿油缸和鏟斗油缸縮回到末端，保持斗桿和鏟斗固定不動(dòng)，在工裝機(jī)構(gòu)自重和雙動(dòng)臂油缸液壓力的共同圖1動(dòng)臂

4、機(jī)構(gòu)圖作用下，整個(gè)工裝機(jī)構(gòu)自上而下運(yùn)動(dòng)至水平地面，完成2動(dòng)臂回路液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型動(dòng)臂下降動(dòng)作。圖2為挖掘機(jī)動(dòng)臂液壓回路圖。它主要由主泵、動(dòng)臂下降動(dòng)作主要是在牽引力矩和阻力矩的共同動(dòng)臂多路閥和動(dòng)臂油缸組成，采用了流量再生回路，由作用下完成的。牽引力矩主要是由動(dòng)臂油缸有桿腔的節(jié)流閥1、2和單向閥等組成動(dòng)臂流量再生回路。所謂液壓力和工裝機(jī)構(gòu)自重共同作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，該流量再生就是在動(dòng)臂下降工況下，利用負(fù)載自身重力轉(zhuǎn)動(dòng)力矩不僅受到動(dòng)臂油缸有桿腔液壓力和工裝機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的液壓力將油液從高壓腔輸送到低壓腔內(nèi)，使系本身自重的影響，而且還受到工裝機(jī)構(gòu)自身幾何參數(shù)統(tǒng)所需主泵流量最小。

5、的影響。阻力矩主要是由動(dòng)臂油缸活塞與缸筒內(nèi)壁產(chǎn)根據(jù)斗桿結(jié)構(gòu)布置情況，單向閥閥芯通徑初選為生的摩擦力和其他摩擦力共同作用產(chǎn)生的。18mm。按照功率鍵合圖原理，建立動(dòng)臂回路的數(shù)學(xué)圖1為動(dòng)臂機(jī)構(gòu)圖，根據(jù)工裝機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和模型。力矩平衡原理建立如下數(shù)學(xué)模型。(1)動(dòng)臂油缸有桿腔的連續(xù)性方程為：(I)動(dòng)臂油缸的力臂：Qp+Q~一A1警一u‘r'．(5)e1一ZmZ)sin0／Z．(1)e(2)動(dòng)臂油缸的總長(zhǎng)度：其中：Q為進(jìn)油流量；Q為經(jīng)過節(jié)流閥2的液壓油流收稿日期：2013-07—15；修回日期：2013—07—25作者簡(jiǎn)介；張永強(qiáng)(1984一)，男，f1．J躥介休人，助

6、理__1：程師，本科，研究方向：液壓挖掘機(jī)。學(xué)兔兔www.xuetutu.com·46·機(jī)械工程與自動(dòng)化2014年第l期量；P為液壓缸有桿腔壓力；A為液壓缸有桿腔面的有桿腔內(nèi)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。在動(dòng)臂油缸驅(qū)動(dòng)力和工裝積；為液壓缸位移；V為液壓缸有桿腔有效容積；自重的共同作用下動(dòng)臂開始加速下降。此時(shí)由于動(dòng)臂為有效體積彈性模量。油缸驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生的加速度要遠(yuǎn)大于工裝本身的重力加速度，因此從圖4(a)中曲線可以看出有桿腔壓力大于無桿腔壓力，從圖4(b)中曲線可以看出再生回路內(nèi)沒有回收流量。2圖2動(dòng)臂液壓回路圖(2)動(dòng)臂油缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)微分方程為：(PlAl—P2A2)一0+Ge2

7、．(6)其中：P。為液壓缸無桿腔壓力；A：為液壓缸無桿腔面積。(3)動(dòng)臂油缸無桿腔的連續(xù)性方程為：圖3動(dòng)臂下降的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與液壓回路仿真圖Az警一瓷一．(7)表l動(dòng)臂下降系統(tǒng)參數(shù)表參數(shù)數(shù)值其中：。為液壓缸無桿腔有效容積；為經(jīng)過節(jié)流閥G(t)5．O1的液壓油流量。IAO(m)2．8(4)節(jié)流閥l的流量方程為：lco(m)4．6廠■————一￡D(m)1．OQ。一CA3^／普(P2一P。)．(8)，AB(m)】．1～1．2其中：C為流量系數(shù)，一般取0．61；A為節(jié)流閥1閥芯下降時(shí)間(s)Z．7面積；p為液壓油密度；P為節(jié)流閥1進(jìn)口壓力。單向閥通徑(mm)l8(5)節(jié)流閥

8、2的流量方