工程车辆液压动力学关键问题的理论研究与试验台建设

论文摘要

论文根据工程车辆牵引动力学存在的问题，试图构建一个新的框架——工程车辆液压动力学与控制的理论系统，提出关键问题，探讨研究方法，希望能为从事工程车辆理论以及液压动力学与控制研究的人员提供一份参考，解决液压驱动工程车辆的整体参数匹配与控制理论方面的问题。 工程车辆牵引动力学的基本任务是在动力性、燃料经济性、作业生产率等综合性能指标约束条件下，研究车辆牵引系统各单元部件——发动机、传动系、行走机构、工作装置的工作性能，建立车辆牵引系统的动力学模型，通过对该动态模型的解析，建立部件平均意义上的牵引总体参数匹配理论以及系统最优输入、输出和动态控制理论，使车辆在外部动态负荷与变化的地面条件下实现其最高综合性能。 由于传统的机械与液力机械传动车辆过程控制性能的固有缺陷，牵引动力学尽管从发动机控制、车辆机械自动变速控制、工作装置极限负荷与生产率控制等方面进行了大量研究，但仍然难以解决在快速大波动负荷作用下车辆非线性牵引系统的最优性能控制问题。采用在大变速比范围内具有无级、高效、快速调节能力的液压传动装置将是解决牵引式工程车辆牵引系统最优性能控制的有效措施。 论文从对工程车辆牵引特性和性能指标要求的分析入手，将各种工程车辆分为牵引型和非牵引型两类：前者又分为循环作业与连续作业两种方式，循环作业机械负荷为剧烈波动的非平稳随机过程，连续作业机械负荷为剧烈波动的平稳随机过程，发动机与牵引系统均为全功率(或主要功率)匹配，由于无作业质量要求，这类车辆牵引系统采用恒功率与变功率速度自适应控制方式；后者为连续作业方式，负荷为波动较小的平稳随机过程，发动机与牵引系统为部分功率匹配，对作业质量的优先要求使这类车辆牵引系统采用恒速控制方式。非牵引车辆驱动系统由于结构和控制原理比较简单，将其作为牵引车辆的特例处理，不作专门讨论，全部工程车辆的牵引动力学问题归结为牵引式车辆的动力学范畴。 论文总结了牵引车辆动态负荷特性方面的研究成果和工程车辆静态参数合理匹配方面的成果，分析了传统牵引动力学领域20多年来的研究现状、成果及存在问题，提出了将液压传动与控制技术引入工程车辆牵引驱动系统的必要性、可能性，并对由此形成的新学科——工程车辆液压动力学的基本问题进行了理论分析和研究，这些问题主要归结为： 1．液压驱动车辆的系统结构与控制方式； 2．发动机与液压系统的参数匹配与控制原理——系统最优输入问题； 3．液压系统与负荷的参数匹配与控制原理——系统最优输出问题；

论文目录

• 第一章 工程车辆牵引动力学研究的回顾与总结
• 第一节 工程车辆的特性与工作原理
• 第二节 工程车辆的牵引负荷特性与动态性能
• 第三节 牵引动力学研究综述
• 第一章参考文献
• 第二章 工程车辆液压动力学中关键问题的理论研究
• 第一节 工程车辆液压驱动系统的构成与特点分析
• 1.1 工程车辆对无级调节驱动装置的要求
• 1.2 流量耦合系统及其静态特性
• 1.3 压力耦合二次调节系统的特点及静态特性
• 1.4 工程车辆液压系统恒功率控制特性分析
• 1.5 二次调节技术研究综述以及在车辆传动中应用存在的问题
• 1.6 定流网络二次调节原理与特点分析
• 1.7 牵引式工程车辆理想液压传动与控制系统的结构与特征及其主要研究内容
• 第二节 液压驱动工程车辆牵引性能参数在行走机构滑转曲线上的配置与控制方法研究
• 第三节 工程车辆液压驱动系统元件参数的选择与静态匹配
• 第四节 工程车辆液压驱动系统的过程控制特性
• 4.1 发动机与液压传动装置的参数匹配及控制原理—系统输入控制
• 4.2 变量液压马达的参数匹配与控制方法一系统输出控制
• 第五节 工程车辆液压驱动系统的动态数学模型与控制分析
• 5.1 流量耦合变量泵—变量马达系统数学模型
• 5.2 流量耦合系统的优化设计——优化反馈控制模型研究
• 5.3 车辆驱动流量耦合系统的自适应控制分析
• 5.3 车辆驱动系统的压力耦合二次调节模型与控制
• 5.4 车辆驱动系统中蓄能器与数学模型
• 第六节 车辆液压驱动系统的结构组成、控制方式及蓄能器配置的总结
• 第二章参考文献
• 第三章 工程车辆液压底盘性能模拟试验台研究
• 第一节 工程车辆液压底盘驱动系统性能试验台结构原理与方案
• 1.1 试验台的建设目的与研究内容
• 1.2 车辆液压底盘模拟试验台及其驱动系统的结构组成与工作原理
• 第二节 试验台模拟驱动系统设计与动态分析
• 2.1 模拟驱动系统的静态参数匹配计算
• 2.2 驱动系统的数学模型及性能参数
• 第三节 试验台二次调节加载系统研究
• 3.1 性能要求与工作原理
• 3.2 油源驱动装置工作原理及其它
• 3.3 加载系统参数匹配计算
• 3.4 加载系统动态性能研究
• 3.5 试验台驱动与加载系统的耦合与解耦控制研究
• 3.6 一次元件—恒压变量泵子系统模型研究
• 第四节 试验台整体模型分析与性能试验研究
• 4.1 试验台整体数学模型分析
• 4.2 试验台性能试验研究
• 第三章参考文献
• 全文总结论
• 论文创新点
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢