大型液壓挖掘機(jī)工作裝置的聯(lián)合仿真及靜動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、大型液壓挖掘機(jī)是各種大規(guī)模露天礦山開(kāi)采及大型基礎(chǔ)建設(shè)中廣泛使用的工程機(jī)械設(shè)備，而我國(guó)大型液壓挖掘機(jī)的發(fā)展相對(duì)落后，與國(guó)外相比還有很大差距，國(guó)內(nèi)大型液壓挖掘機(jī)的發(fā)展尚處于起步階段，目前只有少數(shù)廠家可以生產(chǎn)100 t以上的液壓挖掘機(jī)，而國(guó)外目前液壓挖掘機(jī)的機(jī)重已達(dá)到1000t以上，本文在山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“特大型礦用液壓挖掘機(jī)節(jié)能原理及能量效率研究”(20100321025-02)的資助下，對(duì)國(guó)內(nèi)目前最大的裝機(jī)質(zhì)量達(dá)270 t的大型液壓挖掘

2、機(jī)的研究，對(duì)國(guó)內(nèi)今后進(jìn)一步研制更大的液壓挖掘機(jī)有重要的意義。
　　在270t大型液壓挖掘機(jī)的研制中，為了能夠制定出正確的液壓控制方案及選擇合適的系統(tǒng)控制參數(shù)，對(duì)液壓挖掘機(jī)的挖掘阻力進(jìn)行了分析計(jì)算，建立了液壓挖掘機(jī)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)所建立的數(shù)學(xué)模型，對(duì)液壓挖掘機(jī)的平推工況進(jìn)行了分析計(jì)算，對(duì)挖掘機(jī)斗桿挖掘工況及鏟斗挖掘工況的挖掘力進(jìn)行了分析;采用ADAMS與AMESim兩種軟件，利用這兩種軟件各自的優(yōu)勢(shì)，對(duì)液壓挖掘機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行了機(jī)電

3、液一體化的聯(lián)合仿真，對(duì)液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及開(kāi)斗液壓缸的工作壓力、消耗功率及運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)的變化過(guò)程進(jìn)行了仿真研究，對(duì)液壓挖掘機(jī)工作過(guò)程中有關(guān)參數(shù)的分析計(jì)算及計(jì)算機(jī)仿真研究，為270 t大型液壓液壓挖掘機(jī)的研制提供了理論依據(jù)。
　　在挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)中，采用了多泵供油方式，為了合理分配流量，提高挖掘機(jī)的工作效率，動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、開(kāi)斗及行走裝置的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用四臺(tái)主工作泵供油，每臺(tái)主工作泵通過(guò)一組多路閥控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，

4、再通過(guò)閥外合流的方式滿足這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)單獨(dú)及復(fù)合動(dòng)作時(shí)的速度要求。
　　針對(duì)大型液壓挖掘機(jī)工作過(guò)程中能量消耗多，發(fā)熱量大的問(wèn)題，在挖掘機(jī)液壓控制系統(tǒng)中，采用變量泵和比例多路閥結(jié)合的方式控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度，通過(guò)正流量控制實(shí)現(xiàn)液壓泵和多路閥的供需平衡，同時(shí)在液壓系統(tǒng)中，主工作泵可以實(shí)現(xiàn)變功率控制，以適應(yīng)挖掘機(jī)不同工況的要求;此外，為降低挖掘機(jī)的使用成本高，270 t液壓挖掘機(jī)的液壓控制系統(tǒng)采用電力作為動(dòng)力源，由交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓

5、泵組工作。
　　針對(duì)動(dòng)臂和斗桿下降時(shí)，由于大型液壓挖掘機(jī)的機(jī)械構(gòu)件重量重、慣性非常大，導(dǎo)致下降結(jié)束階段壓力沖擊大、下降速度慢、工作效率低、操作性差的問(wèn)題，提出動(dòng)臂和斗桿下降時(shí)采用比例再生閥，用流量再生回路實(shí)現(xiàn)能量回收，減小壓力沖擊，加快下降速度，提高挖掘機(jī)的操作性能，同時(shí)由于下降時(shí)無(wú)需液壓泵供油，提高了液壓挖掘機(jī)的工作效率，起到了節(jié)能的效果，并分析了斗桿采用流量再生回路下降的條件。
　　在制造廠內(nèi)和液壓挖掘機(jī)使用的露天煤礦現(xiàn)

6、場(chǎng)，對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對(duì)液壓挖掘機(jī)的工作性能進(jìn)行了驗(yàn)證，測(cè)試了液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及開(kāi)斗液壓缸單動(dòng)及復(fù)合動(dòng)作時(shí)的壓力變化，測(cè)試了動(dòng)臂、斗桿分別采用主控閥回路和流量再生回路下降時(shí)的壓力變化情況及下降所用時(shí)間，結(jié)果表明，挖掘機(jī)加載最大試驗(yàn)負(fù)載25 t時(shí)，所設(shè)計(jì)的液壓控制系統(tǒng)可以完全滿足動(dòng)臂、斗桿、鏟斗及開(kāi)斗加載動(dòng)作時(shí)所需要的壓力及速度要求，動(dòng)臂和斗桿下降采用流量再生回路后，速度明顯加快，下降壓力更平穩(wěn)，且下降結(jié)束階段無(wú)明顯液壓沖