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大型矿用正铲液压挖掘机水平推压特性联合仿真

朱小晶;权龙;王新中;吕晓林;李光

【摘要】Themethodofelectro-hydraulicproportionalcontrollingmeans

matchedbypumpvalvecompoundflowratewasproposedtoachieveflat-

pushingwhiledesigningthenationallargestface-shovelhydraulic

excavatorwiththebucketcapacityof15mandmachineweighof260t.

Theratioofhydrauliccylindersflowratewasascertainedbycomputer

coordinatecontrolduringtheflat-pushingprocess,theco-simulation

researchofdynamicsofmechanicalsystemsandhydraulicsystemin

developingminingexcavatorsflat-pushingprocesswascarriedoutby

usingthesoftwareofADAMSandAMESim.Thedisplacement,velocityand

pressureofarmminingprocessinvarioushydrauliccylinderonthesmall

excavatorwerevalidatedbytheexperiment.Itisconfirmedthatco-

simulationresearchmethodscanaccuratelysimulatethepracticalworking

environmentofexcavator.%在设计目前国内最大(斗容量为15m3,质量260t)

的正铲挖掘机中,提出采用泵阀复合流量匹配的电液比例控制方法实现水平推压.通

过计算机协调的比值关系确定平推中供给各液压缸的流量,采用ADAMS和

AMESim软件,对设计的矿用挖掘机水平推压过程进行机械系统动力学与液压系统

的联合仿真研究.在小型挖掘机上对斗杆挖掘过程各个液压缸的位移、速度和压力

进行测试试验验证,结果表明联合仿真研究能够较准确地模拟挖掘机的真实工作环

境.

【期刊名称】《农业机械学报》

【年(卷),期】2011(042)005

【总页数】5页(P30-34)

【关键词】正铲挖掘机;水平推压;特性;联合仿真

【作者】朱小晶;权龙;王新中;吕晓林;李光

【作者单位】太原理工大学机械电子工程研究所,太原030024;太原理工大学机械

电子工程研究所,太原030024;太原重工股份有限公司技术中心,太原030024;太原

重工股份有限公司技术中心,太原030024;太原重工股份有限公司技术中心,太原

030024

【正文语种】中文

【中图分类】TH137.9;TD422.2

引言

目前国内斗容量大于12m3的大吨位液压挖掘机装备还处于空白,所用机型完全依

赖进口[1]。本文设计研究斗容量15m3、质量260t的大型矿用正铲液压挖掘机。

为了获得最大装载能力,大型挖掘机大部分采用正铲斗[2～3]。正铲液压挖掘机一

个主要工况是水平推压,这一过程要通过动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸配合进行,

使斗杆液压缸从全缩位置到全伸位置,在停机水平面上作一定距离的水平挖掘,在此

过程中要求铲斗的切削角度保持不变[4～6]。实现水平推压,可以从机构和控制两

方面着手,为了既不影响机器的整体结构,又不增加工作人员的劳动强度,本文提出采

用泵阀复合流量匹配和计算机控制的方法,通过手柄操作以自动联合动作实现机器

水平推压作业。为了确定平推作业参数,对挖掘机平推工作过程进行多体动力学和

液压系统的联合仿真。

1联合仿真原理

联合仿真原理如图1所示,AMESim液压模型将测得的液压缸的速度作为动力驱动

输入到ADAMS动力学模型中;ADAMS动力学模型将负载力及惯性变化转换为作

用在液压缸每个铰点的力,进而输入到A