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

1、大型液壓挖掘機是各種大規(guī)模露天礦山開采及大型基礎(chǔ)建設(shè)中廣泛使用的工程機械設(shè)備，而我國大型液壓挖掘機的發(fā)展相對落后，與國外相比還有很大差距，國內(nèi)大型液壓挖掘機的發(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，而國外目前液壓挖掘機的機重已達(dá)到1000t以上，本文在山西省科技攻關(guān)項目“特大型礦用液壓挖掘機節(jié)能原理及能量效率研究”(20100321025-02)的資助下，對國內(nèi)目前最大的裝機質(zhì)量達(dá)270 t的大型液壓挖掘

2、機的研究，對國內(nèi)今后進(jìn)一步研制更大的液壓挖掘機有重要的意義。
　　在270t大型液壓挖掘機的研制中，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)，對液壓挖掘機的挖掘阻力進(jìn)行了分析計算，建立了液壓挖掘機的數(shù)學(xué)模型，通過所建立的數(shù)學(xué)模型，對液壓挖掘機的平推工況進(jìn)行了分析計算，對挖掘機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，對液壓挖掘機的工作過程進(jìn)行了機電

3、液一體化的聯(lián)合仿真，對液壓挖掘機動臂、斗桿、鏟斗及開斗液壓缸的工作壓力、消耗功率及運動速度等參數(shù)的變化過程進(jìn)行了仿真研究，對液壓挖掘機工作過程中有關(guān)參數(shù)的分析計算及計算機仿真研究，為270 t大型液壓液壓挖掘機的研制提供了理論依據(jù)。
　　在挖掘機液壓控制系統(tǒng)中，采用了多泵供油方式，為了合理分配流量，提高挖掘機的工作效率，動臂、斗桿、鏟斗、開斗及行走裝置的液壓執(zhí)行機構(gòu)采用四臺主工作泵供油，每臺主工作泵通過一組多路閥控制液壓執(zhí)行機構(gòu)，

4、再通過閥外合流的方式滿足這些執(zhí)行機構(gòu)單獨及復(fù)合動作時的速度要求。
　　針對大型液壓挖掘機工作過程中能量消耗多，發(fā)熱量大的問題，在挖掘機液壓控制系統(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)行機構(gòu)的運動速度，通過正流量控制實現(xiàn)液壓泵和多路閥的供需平衡，同時在液壓系統(tǒng)中，主工作泵可以實現(xiàn)變功率控制，以適應(yīng)挖掘機不同工況的要求;此外，為降低挖掘機的使用成本高，270 t液壓挖掘機的液壓控制系統(tǒng)采用電力作為動力源，由交流電動機驅(qū)動液壓

5、泵組工作。
　　針對動臂和斗桿下降時，由于大型液壓挖掘機的機械構(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、操作性差的問題，提出動臂和斗桿下降時采用比例再生閥，用流量再生回路實現(xiàn)能量回收，減小壓力沖擊，加快下降速度，提高挖掘機的操作性能，同時由于下降時無需液壓泵供油，提高了液壓挖掘機的工作效率，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)和液壓挖掘機使用的露天煤礦現(xiàn)

6、場，對挖掘機進(jìn)行了試驗研究，對液壓挖掘機的工作性能進(jìn)行了驗證，測試了液壓挖掘機動臂、斗桿、鏟斗及開斗液壓缸單動及復(fù)合動作時的壓力變化，測試了動臂、斗桿分別采用主控閥回路和流量再生回路下降時的壓力變化情況及下降所用時間，結(jié)果表明，挖掘機加載最大試驗負(fù)載25 t時，所設(shè)計的液壓控制系統(tǒng)可以完全滿足動臂、斗桿、鏟斗及開斗加載動作時所需要的壓力及速度要求，動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)束階段無明顯液壓沖