资源目录
压缩包内文档预览：
编号：1543804
类型：共享资源
大小：957.13KB
格式：ZIP
上传时间：2017-08-08
上传人：闰***
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
13
积分
- 关 键 词：
-
大型
液压
挖掘机
行走
系统
建模
仿真
研究
钻研
- 资源描述：
-
大型矿用液压挖掘机行走系统建模及仿真研究,大型,液压,挖掘机,行走,系统,建模,仿真,研究,钻研
- 内容简介：
-
大型矿用液压挖掘机行走系统建模及仿真研究 董志新 龙权 机电一体化工程研究所 太原理工大学 中国太原 030024 摘要 传统计算方法 用于 大型液压挖掘机履带行驶系统 计算其结果 精度低 。 针对这种状况，提出了一种 系统 仿真 的 方法。在本篇论文中，运用 立一个动态模拟的力学参数的数据表格 ，将这些数据 导入到系统仿真软件 中进行液压系统仿真计算，通过对液压系统的模拟得到挖掘机 向前 和 向后 行驶工况下的结果。比较模拟结果和理论计算结果，证明这种 方法更精准且操作更快。因此，对于大型液压挖掘机的履带行走机构的设计，这种建模与仿真的设计方法更准确实用。 关键词 ：液压挖掘机；履带； 协同 仿真 。 1 引言 通常情况下， 大型液压挖掘机通常用于露天矿区和野外大型基础建设项目，其行走系统载重大、行驶路况差，因此普遍采用履带行走系统。传统履带机械结构的设计和行走液压系统的匹配设计均基于经验。在履带运动过程中存在较大的载荷波动，这会影响液压驱动系统 。目前虚拟样机设计方法在履带行走系统设计中得到了广泛的应用， 但是，这种方法有两点不足点：一方面 ，履带模型有运算耗时长的。另 一方面： 没有通用型的软件可以匹配机械结构和液压系统的参数。在挖掘机的工作装置的设计，协同仿真的设计方法可以抵消第二 方面的不足 ，但它无法摆脱第一 方面的不足 的影响。因此，这会使协同仿真的价值 会降 低。 基于以上原因，本文采用了一种改进的联合仿真方法，即将动力学软件仿真的结果作为参数导入到液压系统模型中进行仿真， 他结合了动态设计与静态设计的特点，并使用递归公式动态模拟。与传统的协同仿真相比，这种方法不仅容易进行，也大大降低了耗时。 对大型液压挖掘机行走系统的设计具有一定的意义。 在本篇轮中，虚拟建立在 5 3m 液压挖掘机的基础上，通过仿真研究，这是一个切实可行的方法，不但同时考虑精度和速度，而且模拟的结果也可应用到 15 3m 液压挖掘机的液压系统设计中。现在已经有这种挖掘机的组装原型。 2 驱动系统的基本原理 液压挖掘机的履带行走系统主要包括履带机械结构、液压驱动系统以及履带液压张紧系统。 履带系统的传统计算方法是根据行驶阻力来 确定驱动力。按照力平衡，驱动轮驱动力 1） 根据公式 (1)，可以通过计算行驶阻力来估算驱动力。行驶阻力主要包括以下几个部分： 惯性阻力： （ 2） 土壤阻力： （ 3） 爬坡阻力： （ 4） 内阻力 : （ 5） 其中 d为土壤 的阻力 系数， 是 地面 坡度 由于内阻力的组成非常复杂，在设计阶段通常以一个 内阻力系数来代替各部分的阻力。根据公式（ 1） （ 5）可以计算出挖掘机驱动力据液压泵的参数，可以计算出挖掘机在行走工况下液压马达的压差 P 、流量 Q 以及马达消耗的功率 P 通过 公式（ 6） （ 8） 计算 获得。 gt 20（ 6） （ 7） （ 8） 式中， R 为驱动轮节圆半径； i 为驱动轮终传动比；v为容积效率； 履带张紧装置 履带张紧力按照产生性质分为静态张紧力和动态张紧力。静态张紧力与履带的结构、自重以及驱动力相关，动态张紧力 与履带的运动速度相关。由于大型挖掘机行驶速度非常低，实际动态张紧力所占比重很小，可以忽略不计。静态张紧力主要包括上部履带板下垂引起的预张紧力和行驶时驱动力引起的张紧力，其中预张紧力可通过悬链线近似推导出来，大小与履带上部的托带轮、导向轮问的履带下垂量相关，预张紧力 以按照公式 (9)计算。 c o s8 m a （ 9） 式中，q 为单位长度履带板的质量； l 为上部履带两支点间的距离； 为上部履带板在支点处与水平方向的夹角。 根据计算所得的驱动力和预张紧力根据履带的行驶情况以不同的方式作用在导向轮及和张紧装置上。按照行驶时驱动轮所处位置的不同，履带张紧力力分布如图 1，图中的 头所指为挖掘机前进方向。 图 1. 前进工况下如图 1动轮在后侧，履带只在驱动轮下侧进入，与驱动轮的啮合时有一个最大张紧力点。导向轮上的张紧装置只受预张紧力作用。后退工况下如图 1动轮在 前侧。履带在导向轮下侧开始一直到与驱动轮啮合前都处在最大张紧力的张紧下。导向轮上的张紧装置受预张紧力作用的同时还受驱动力的作用。 本文采用某型 15 3m 大型液压挖掘机进行分析。根据以上的常规设计方法得出的该型液压挖掘机履带各部分力学参数计算值如表 1所示。 表 1 常规方法设计的系统参数 工况 前进行驶 后退行驶 驱动转矩 紧力 走马达压差 走马达流量 1L 走马达功率 行走系统建模 履带式机械结构主要是由：链轮、张紧轮、支承轮、托链轮、履带、和履带架组成。 在 15立方米液压挖掘机的履带结构中，链轮和张紧轮可同时作为支承轮使用。履带结构采用 8个小直径的支承轮和 3个履带托链轮。履带架和轮子之间用刚性悬挂连接，所以不必考虑在这个模型中的悬浮液。 本篇论文应用动力学分析软件 的优点是为低速行驶的工程机械的履带系统提供一个低速爬行器子系统模型。系统组件可以通过软件提供的工具来建立。履带架的三维模型是由 由通用的 3式导入到 所有转动轴的滑动摩擦阻力设置为实验参数。所有履带板和滚轮之间都靠接触力来约束。履带板与地面之间的约束可用 贝克经典压力 模型来描述。如果不符合该模型的阻力常作为外力。这样可以尽可能的接近实际的阻力值。每个部分的参数都采用 15立方米液压挖掘机的实际参数。三维动力模型于图 2所示。 图 2 驱动系统的 315 3m 液压挖掘机的行走液压系统采用压力补偿功率适应系统。这种驱动系 统适合行走系统的多负载驱动，并且在液压挖掘机的驱动系统上应用广泛。其系统原理如图 2所示。 液压驱动系统由三个主泵。它的目的是为挖掘机提供液压油。其基本原理是，每个泵出口连接一个换向阀。一方面，它们两个直接泵油左侧管和右侧的管道，另一方面也是因为最后一个泵油两侧用两个单向阀。卸压阀和行程背压阀集成到驱动电机中。驱动液压系统的基本电路图如图 3所示。 图 3 液压驱动系统的原理图 张紧装置在履带行走系统中有着重要的作用。它不仅保持了稳定的张力，也提供了缓冲作用，履带式 的结构 ，减少了振动载荷 对 驱动系统的冲击。 15 3m 液压挖掘机吨位大且工作在露天矿区，行走系统工作情况较为恶劣，因此对张紧系统要求较高。在该型挖掘机中采用的液压张紧系统原理如图 4所示。 图 4 履带张紧系统示意图 在该新型张紧系统中，高压油从行走主油路上通过 过减压阀和止回单项阀进入张紧液压系统。张紧油缸分为两部分：前侧为液压油缸，通过张紧液压系统的油液张紧；后侧为黄油油缸，通过黄油加注口 紧油缸通过后侧的 过前侧 的 油脂张力 油脂填充物从端口 脂用于完全长期张紧的油路。大部分的冲击是由粘性润滑油经受履带冲击时产生的，这样可以防止损坏履带的行走机构。 液压张力 液压张力油从油口 压油从端口 时充满张紧的前侧缸。在驱动状态下，履带张紧系统的液压油从蓄能器和端口 由减压阀来保护回路。 当履带受到正常范围内的冲击时，张紧系统通过蓄能器组吸收冲击。当履带受到超出允许范围的剧烈冲击时，张紧力会瞬间升高。油液压 力会开启行走停止换向阀，并通过液控换向阀使高压信号作用在压力传感器上。最后发出警报信号并停止行走液压系统工作。 4 动力学模拟 模型中，外载荷通过信号框导入，其数据通过动力学软件 整个驾驶条件全面研究，最小模拟时间设置为 30秒，并输出 3000个步骤。模拟两种基本的工作条件 向前行驶和向后行驶。 前进和后退时的驱动轮阻力矩分别如图 5和图 6。仿真结果表明，向前行驶时比向后行驶时链轮的转矩波动更严重。其原因是履带链的张力更大落后行驶，并使履带的振动减弱。 图 5 前进行驶时的驱动轮驱动力矩 图 6 后退行驶时的驱动轮驱动力矩 与计算结果进行比较，模拟结果在初始短语中大于数量。 在稳定运行期间，模拟平均值低于计算结果。 因此，常规计算可以在稳定运行期间满足参数计算的要求。 图 图。 图 7示出了前进驾驶中惰轮张力的变化， 图 8显示在向后行驶中。 仿真结果表明，两个条件下的计算结果均大于模拟结果。 计算方法计算当链轮啮合时最大的张力。 轨道链接张力 轨道连杆的张力是轨道销操作期间产生的切向力 。 它可以表明动力学的准确性 根据跟踪链张力的变化模型，说明仿真模型是可信的（见图 9和图 10）。 在前进驾驶中，跟踪链的上部一开始就是无限制的。 从第十秒开始，轨道链的上升开始与空转轮接触。 之后，轨道链在 10秒到 19秒之
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号