挖掘机负载敏感系统的联合仿真及能耗分析-机械电子工程专业论文.docx

太原理工大学硕士研究生学位论文挖掘机负载敏感系统的联合仿真及能耗分析摘要液压挖掘机是一种功能典型、工况复杂、用途非常广泛的工程机械，我国目前正处于高速发展阶段，有大量的基础建设工作都要用到挖掘机。但是近几年石油价格不断上涨，使得挖掘机的使用成本增加，再加上排放标准要求的提高，节能型挖掘机就成为发展的方向和趋势，目前国内外的许多挖掘机生产企业都投入大量资金对挖掘机在作业过程中的畿量消耗进行研究。单纯运用传统的实验方法对挖掘机在作业过程中的能耗情况进行研究费工费时，变更参数或条件困难，有时甚至无法实现。因此，基于计算机的仿真技术得到飞速发展，许多企业特别是一些大学都在利用仿真方法对挖掘桃在作业过程中的能量消耗情况进行研究，但是大多数是对工作装置和液压系统的单独仿真。然而，单独利用ADAMS对挖掘机的工作装置进行运动学和动力学分析，主要是为了解决工作臂的优化设计问题和挖掘机的智能化控制问题，无法进行能耗分析，因为挖掘机的主要能量消耗来自液压系统；而单独利用AMESim或MATLAB／Simulink仿真液压系统能量消耗情况，不能够考虑到转动惯量的变化，丽随着挖掘姿态和速度的变化，转动惯量也在不断变化，所以，单独仿真的方法，无法准确模拟挖掘机的真实工作环境。论文以广磺玉柴生产的YC60—7型号挖掘机为具体研究对象，利用多体系统动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim进行联合仿太原理工大学硕士研究生学位论文真，很好地解决了上述问题，对挖掘机作业过程中液压系统能耗的分析提供了更加准确的理论依据。具体内容有：‘1．利用牛顿一欧拉方法建立挖掘机工作装置的动力学模型。2．实际测量挖掘机工作装置的尺寸，采用Pro／E软件，建立其零部件的三维模型并根据实际连接情况进行装配，然后用MECH／Pro将建好的模型导入ADAMS中并进行动力学仿真，分析挖掘机在工作过程中三个液压缸的受力情况。3．利用AMESim建立挖掘机的负载敏感压力补偿液压系统模型，并将建好的动力学模型导入进行联合仿真，分析挖掘机在作业过程中的能量消耗。4．提出了一种电子压力补偿流量匹配的新型液压系统，并且通过仿真对比了负载敏感压力补偿、电子压力补偿流量匹配、电液负载敏感三种液压系统的能量消耗情况。本课题是国家自然科学基金“新概念电液流量、方向连续控制的理论与方法研究和博士点基金资助课题“新型比例阀和基于流量匹配的电液负载敏感控制原理研究’’的研究内容，国家自然基金项目批准号，申请号：E051202，博士点基金资助课题编号：20070112007．关键词：液压挖掘机，ADAMS，AMESim，联合仿真，能耗分析Ⅱ太原理工大学硕士研究生学位论文CO—SIMULATIONOFLOADSENSINGSYSTEMOFEXCAVATORANDENERGYCONSUMPTIoNRESEARCHoFEXCAv：f气ToRABSTRACTAhydraulicexcavatorisakindofconstructionmachinerywiththetypicalfunctions、thecomplicatedworkconditionandtheveryextensiveusing．OurcountryisnOWinhigh—speeddevelopmentalstageandexcavatorsareemployedinalotofinfrastructurework．Butrisingofoilpricesmakethecostofusingexcavatorincreaseinthelastfewyears，coupledwiththeincreasedrequirementsof the emission standard，energy—saving excavator is thedevelopingdirectionandtrend．Atpresent，domesticandforeignmanufacturersinvestalotofmoneyforenergyconsumptionresearchofexcavatorsduringadutycycle．Itisdifficulttochangeparametersorconditionandwastingtimeifweusesimplythetraditionalexperimentalmethodsfortheenergyconsumptionresearchofexcavatorduringadutycycle，evensometimesithasnowaytOdoit．Therefore，simulationtechnologybaseoncomputerhavedevelopedrapid