地下管道挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、本課題研究的主要任務(wù)是為一種具有自行走功能、挖掘管道口徑為500mm的地下管道挖掘機(jī)設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該設(shè)備的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩部分組成，分別為刀盤液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助工作機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
　　在研究國(guó)內(nèi)外非開(kāi)挖工程及技術(shù)裝備和液驅(qū)動(dòng)技術(shù)在工程裝備領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)刀盤液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和輔助工作機(jī)構(gòu)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真，最后結(jié)合實(shí)際工況進(jìn)行了刀盤轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量控制的仿真研究。
　　首先，通過(guò)對(duì)地下管道挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)與

2、工作特點(diǎn)的分析，結(jié)合土力學(xué)相關(guān)理論建立刀盤負(fù)載的數(shù)學(xué)模型；然后以負(fù)載數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，完成刀盤液壓系統(tǒng)的元器件選型、最優(yōu)工作參數(shù)（負(fù)載、壓力和流量等）的確定和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等工作，期間分別完成了閥控調(diào)速、變量泵調(diào)速和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速刀盤液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并使用AMESim軟件對(duì)這三個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析；最后在三種液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算和仿真分析的基礎(chǔ)之上，建立刀盤液壓系統(tǒng)工作效率的數(shù)學(xué)模型，并再次使用AMESim軟件通過(guò)設(shè)置不同的刀盤工作參

3、數(shù)（負(fù)載、轉(zhuǎn)速等），模擬不同液壓系統(tǒng)在多種工況下的運(yùn)行效率，以甄選出刀盤液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)方案。仿真結(jié)果表明，泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速刀盤液壓系統(tǒng)的運(yùn)行效率最高，最適合作為刀盤的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
　　其次，通過(guò)對(duì)輔助工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理的分析，并結(jié)合相關(guān)的土力學(xué)理論，將輔助工作機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)分為三部分（進(jìn)給機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、撐阻機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和排土機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)），對(duì)這三部分分別進(jìn)行負(fù)載計(jì)算、設(shè)計(jì)和仿真分析工作，最后再根據(jù)計(jì)算與仿真

4、結(jié)果進(jìn)行集成，以求節(jié)約空間、降低能耗。
　　最后，在泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速刀盤液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)之上，提出一種變負(fù)載下刀盤轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量的控制方案。該方案分為兩部分：第一部分為基于泄漏補(bǔ)償?shù)谋米冝D(zhuǎn)速調(diào)速刀盤液壓系統(tǒng)閉環(huán)控制方案，該方案通過(guò)控制液壓泵主軸轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)在變負(fù)載條件下的刀盤轉(zhuǎn)速控制；第二部分為基于開(kāi)度補(bǔ)償?shù)倪M(jìn)給液壓系統(tǒng)流量控制方案，通過(guò)對(duì)電液比例流量閥開(kāi)度的控制，實(shí)現(xiàn)在變負(fù)載條件下的進(jìn)給量控制；最后將二者集成到