某特种运输车辆液压系统仿真研究

论文摘要

本课题以某特种运输车辆液压系统为研究对象,以液压升降系统为主线,论述了液压系统仿真研究的基本理论与方法。首先分析了某特种运输车辆的总体结构和功能,其液压系统分为驱动、转向和升降几个分系统,通过齿轮分配箱实现发动机动力分配。分析了整车液压系统的工作原理。驱动系统为静液压驱动的流量耦合变量泵变量马达闭式回路,转向系统和升降系统共用一个负载敏感变量泵,转向系统为全液压转向加流量放大器的静态负载敏感转向系统,升降系统采用电液比例多路阀、载货平台高度反馈闭环控制实现自平衡升降,多路阀为两级控制,先导级采用PWM高速开关阀组成液桥,位移电反馈闭环控制精确定位主阀芯位移；其次,提出了建模过程基本假设,对液压系统原理进行合理简化,并借助Easy5仿真软件,选择合理的基本元件模型,建立各个液压系统仿真模型；然后,对各个系统进行稳态分析,包括执行机构的运动学和动力学分析及等效处理,为系统提供合适边界负载,计算稳态时整个工作过程系统压力、速度等变量,对整个工作过程有全面的了解,为稳态分析提供较为接近的初始值,同时验证参数匹配,并确定调整范围；最后,对各个系统进行动态特性仿真研究,分析了液压系统中蓄能器作用及参数配置,负载敏感系统中关键参数变化对动态特性影响。仿真分析各系统不同工况下系统动态响应特性,得到了内部状态变量变化过程。仿真结果表明转向升降系统中带压力补偿的负载敏感回路容易引起稳定性问题,特别负载管道和入口管道较长时,系统不稳定,增大压力补偿和反馈回路动态液阻能够改善稳定性。升降系统中蓄能器与液压缸并联,能够很好吸收压力冲击。驱动系统中合理配置马达和泵排量变化,在动态过程中能够充分发挥发动机和整个液压系统动力性和经济性。转向系统中车轮能够快速响应方向盘变化,但由于连接转向器管道较长,液压系统启动有点慢。所有系统的仿真研究结果能够指导液压系统调试工作,为液压系统改进和设计提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 建模方法
• 1.2.2 模型改进与简化
• 1.2.3 仿真方法
• 1.2.4 控制器设计
• 1.2.5 仿真软件
• 1.3 课题研究内容和现实意义
• 2 液压流体力学及其数字仿真的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 液体流体力学基本理论
• 2.3 液压系统数字仿真
• 2.4 状态空间法建模理论
• 2.5 小结
• 3 某特种运输车辆液压系统研究
• 3.1 引言
• 3.2 某特种运输车辆总体结构
• 3.3 整车液压系统原理
• 3.4 液压升降系统原理
• 3.4.1 液压负载敏感原理
• 3.4.2 电液比例控制
• 3.4.3 升降过程控制
• 3.5 主要液压元件参数
• 3.5.1 升降转向系统
• 3.5.2 驱动系统
• 3.6 小结
• 4 液压系统建模
• 4.1 引言
• 4.2 基本假设
• 4.3 基本元件模型
• 4.4 液压系统模型
• 4.4.1 原理简化
• 4.4.2 负载敏感泵模型
• 4.4.3 比例多路阀模型
• 4.4.4 液压缸组模型
• 4.4.5 液控单向阀压力控制模型
• 4.4.6 单点升降模型
• 4.5 小结
• 5 稳态分析及静态参数匹配
• 5.1 引言
• 5.2 升降系统
• 5.2.1 负载分析
• 5.2.2 稳态分析与静态参数匹配
• 5.3 其他系统
• 5.4 小结
• 6 仿真结果及分析
• 6.1 引言
• 6.2 蓄能器分析
• 6.3 负载敏感系统仿真研究
• 6.4 升降系统仿真分析
• 6.4.1 多路阀先导控制
• 6.4.2 液控单向阀控制压力
• 6.4.3 单点升降
• 6.4.4 升降自平衡控制
• 6.5 其他系统仿真研究
• 6.5.1 驱动系统
• 6.5.2 转向系统
• 6.6 小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A
• 附录B