立式组合机床动力滑台液压系统毕业设计的外文翻译.doc

南昌 航空大 学科技 学院学 士学位 论文 南昌 航空大 学科技 学院 毕业 设计外 文资料 翻译 题 目 立式 组合机 床动力 滑台液 压系统 设计 专 业 机械 设计 制造 及自 动化 班 级 0 8 8 1 0 5 2 学 生 李虎 学 号 0 8 8 1 0 5 2 0 8 指导 教师 柴京 富南昌 航空大 学科技 学院学 士学位 论文 J.Cent.South Univ.Techn01.20081 5:382?386 DOI:10.1007/sl771?008--0072-1 挖掘 机工作 装置液 压系统 建模与 参数估 计 何清华,郝鹏,张大庆 湖南山河智能机械股份有限公司,长沙 410100; 2中南大学机电工程学院,长沙 410083 摘 要: 摘 摘 摘 要 要 要 : : : 首先介绍了试验挖掘机机器人改造后的电液比例系统。 而后结合所采用的 LUDV 系统 load independent flow distribution system的特点,以动臂装置液压系统为例, 从电液比例阀的动态特性,液压系统的流量方程、 连续性方程及力平衡方程入手,给出 了电液比例系统的数学模型;在此基础上,根据试验结果对电液比例模型进一步进行 简化,并利用相关的试验对模型进行了验证。通过对挖掘机动臂装置的结构和受力分 析,导出了模型中液压缸等效质量M 、液压缸负载力 Fl 等参数的估算方法和公 式;通过试验辨识的方法确定阀的流量增益系数 Kq 取值范围。 关 关 关 关 键 键 键 键 词 词 词 词 : 挖掘机;电液比例系统; LUDV系统;建模;参数估计 液压挖掘机由于具有经济性及适应多种用途的优点,被广泛的应用于包括农业、 建 筑、 及军事等领域,并起到举足轻重的作用,己成为工程机械的主流产品。 机电一体化、 自动化目前已成为工程机械的发展方向,因此液压挖掘机的自动化也逐渐成为各国的 研究重点 ;其中工作装置的自动控制又成为国内外研究的热点课题。 对挖掘机工作装 置的轨迹跟踪控制,不同的研究者可能采取不同的控制策略. 但无论采用何种控制策 略,都要求首先掌握挖掘机工作装置的结构及其液压驱动系统的动、静态特性等先验 知识,其控制品质主要取决于专家对挖掘机工作装置及其液压系统各特性中先验知识 所掌握的程度。 若能获取系统精确的数学模型,则有助于控制系统设计。 然而,在建模 过程中发现该系统十分复杂,它具有非线性和快时变的特点,即使采用系统辨识的方 法,也不能获得收敛的模型参数。 国外有很多学者采用了非线性方法建模,虽有不错的 效果,但其控制器设计普遍比较复杂,距离工程实际有一定的距离。 本文从工程实际的 - 1 -南昌 航空大 学科技 学院学 士学位 论文 角度对模型进行简化,得到的控制模型易于控制,控制器的实现相对简单,降低控制成 本。为此,作者从电液比例阀的动态特性、系统的流量方程、连续性方程和力平衡方 程入手,对挖掘机工作装置液压系统的简化模型、模型参数的估算方法和估算公式进 行研究。 1 试验挖掘机简介 本文所研究对象为反铲液压挖掘机见图1 。在进行轨迹控制时,把图1所示的工 作装置作为三 自由度的机械手来处理动臂、斗杆及铲斗3 个自由度,并在其上分别装有倾角传感 器 ,控制工作装置的末端即铲斗尖以跟踪规划好的期望轨迹,期望轨迹就被称为 铲斗轨迹控制中的目标值。在实际控制过程中,通过计算机编程控制动臂、斗杆及铲 斗液压缸的动作,使3个液压缸协调动作,最终实现工作装置跟踪目标轨迹。为了进行 计算机控制,必须对所使用的挖掘机平台进行电液改造。 1 1 图1 1 挖掘机工作装置示意图 本文利用湖南山河智能机械股份有限公司生产的S W E 85 液压挖掘机为平台进行 机器人技术改造。在原系统的基础上,通过加装电比例减压阀,实现电液先导回路取代 原来的液压先导回路,并与原机器上的S X 2 14 型多路阀一起构成先导式电液比例阀 改造后的电液比例系统如图2所示。 由于篇幅限制,本文的分析以动臂装置液压系统为 例加以说明,斗杆和铲斗的液压系统与之类似,特此说明 ; 用电手柄取代原有机器的液 压先导手柄,而且手柄上装有人工控制和自动控制的切换按钮。改造后的挖掘机的液 压系统不变,试验平台采用力士乐公司的负载独立分配系统,该系统的可控性和节能性 都非常出色。 - 2 -南昌 航空大 学科技 学院学 士学位 论文 - 3 -南昌 航空大 学科技 学院学 士学位 论文 2 电液比例系统模型 2. 1 电液比例阀动态特性 由于系统的电液比例系统由比例减压阀与多路阀组成,因此将电液比例阀阀芯的 位移与输入电流之间的传递函数简化为1阶环节。 X (s K v I 1 I s 1 +