履带起重机起升机构闭式液压系统仿真研究

论文摘要

履带起重机是一种广泛应用的移动式起重设备,起升机构作为履带起重机的重要机构之一,其动态特性将直接影响整机的性能。目前,国际知名履带起重机制造厂商多采用闭式液压控制系统,而国内只有少数产品中采用了这种控制系统。国内对闭式液压控制在起升机构上的应用尚处于尝试设计阶段,缺乏理论支持。因此通过对液压系统仿真研究,来解决大型履带起重机的液压系统设计问题是很有意义的。本文以大连理工大学机械工程学院与福田雷沃国际重工股份有限公司合作开发的1250t履带起重机实际项目为背景,对其中的起升机构闭式液压系统进行动态特性仿真研究。（1）在研究了闭式液压系统原理及其特点的基础上,提出了闭式液压系统在起升机构中应用的关键技术,进而总结出本文研究重点。（2）完成了1250t履带起重机起升机构闭式液压系统的原理设计,通过计算得出了起升机构的选型条件,并依据计算结果对液压系统进行了元件选型和机构计算。（3）详细分析了闭式起升机构各子系统的特点,并基于液压系统非线性和油液弹性模量非线性,利用功率键合图技术建立了变量泵、补油泵、液压马达等子系统的非线性模型,同时根据各子系统之间的相互作用关系整理得出了闭式起升系统的键合图模型。（4）基于20-sim仿真软件,完成了闭式起升系统动态仿真模型的建立,并应用SIDOPS+语言实现了模型参量设置和模型约束条件加载。（5）利用模型的仿真结果,首先分析了吸油压力对系统动态特性的影响;然后对压力记忆控制进行深入研究,讨论了压力记忆控制中参数设置的优化问题、记忆压力波动对压力记忆控制的影响及负载变化对优化结果的影响;接着对重物下放控制进行了研究,分析了制动器开启时间对下放控制的影响,提出了一种重物下放控制的新方法,并通过仿真分析,验证了该方法的优越性;最后讨论了补油泵排量和补油压力对系统的动态特性的影响。本文成功建立了履带起重机闭式起升系统的键合图模型,并进行了仿真研究,其研究成果为指导履带起重机闭式液压系统的设计和优化提供了理论基础,同时将仿真技术引入到履带起重机的闭式液压系统设计当中,具有广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 履带起重机国内外发展现状
• 1.2 液压控制技术在履带起重机中的应用
• 1.3 液压仿真技术研究
• 1.3.1 液压系统建模方法研究
• 1.3.2 液压系统仿真软件研究
• 1.4 本文主要研究工作
• 1.4.1 选题的背景和意义
• 1.4.2 工作内容
• 1.5 本文组织结构
• 2 闭式液压系统关键技术研究
• 2.1 闭式液压系统介绍
• 2.1.1 闭式液压系统工作原理
• 2.1.2 闭式液压系统特点介绍
• 2.1.3 闭式液压系统在履带起重机中的应用
• 2.2 闭式液压系统关键技术
• 2.2.1 二次起升控制
• 2.2.2 重物下放控制
• 2.2.3 补油系统控制
• 2.3 本文研究重点
• 2.4 本章小结
• 3 闭式起升机构设计
• 3.1 液压原理设计
• 3.2 起升机构选型条件计算
• 3.2.1 钢丝绳单绳拉力计算
• 3.2.2 钢丝绳绳长计算
• 3.3 元件选型
• 3.4 技术参数匹配计算
• 3.5 本章小结
• 4 闭式起升机构非线性模型
• 4.1 功率键合图理论
• 4.1.1 键合图建模方法特点
• 4.1.2 功率键合图的构成和符号
• 4.2 闭式起升机构各子模型建立
• 4.2.1 变量泵键合图模型
• 4.2.2 补油泵键合图模型
• 4.2.3 安全阀键合图模型
• 4.2.4 液压马达键合图模型
• 4.2.5 减速机及负载键合图模型
• 4.2.6 液压管路键合图模型
• 4.3 闭式起升机构模型建立
• 4.4 本章小结
• 5 闭式起升系统动态仿真模型
• 5.1 20-sim软件介绍
• 5.1.1 软件特点介绍
• 5.1.2 建模方式
• 5.1.3 仿真环境
• 5.2 基于20-sim的仿真求解
• 5.2.1 模型的创建
• 5.2.2 参量及约束设置
• 5.2.3 求解模块设置
• 5.3 本章小结
• 6 仿真结果分析及优化
• 6.1 吸油压力影响对比分析
• 6.2 二次起升过程仿真研究
• 6.3 重物下放过程仿真研究
• 6.4 补油系统仿真研究
• 6.4.1 补油压力
• 6.4.2 补油排量
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢