挖掘机液压控制系统分析并用simulink仿真【优秀毕业课程设计】

4.000.png4.333.png4.444.png411111.pngppt.ppt【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】打印.pdf挖掘机总装图.dwg文件清单.txt档案袋封皮.docx程序部分.dwg答辩记录表.doc说明书正文.docx挖掘机液压控制系统分析并用simulink仿真摘  要回转系统是液压挖掘机液压系统的重要子系统中的一部分，对于小型液压挖掘机，由于其质量和负载质量的提高，回转系统具有大惯性负载系统、回转系统启动和制动特性等特点，提高了复合作用和回转臂的协调性差。所以它的性能的好与不好将直接影响着挖掘机的机能。为全面的挖掘机回转系统液压挖掘机的目的，从回转系统启动特性的理论分析，在回转制动溢流系统，机器在三个方面提升复合动作手臂的协调。回转系统仿真与改进系统。结果表明，改进后的系统具有较好的回转缓冲效果。缓冲效果有利于提高所有液压系统的可靠性。总结了液压挖掘机回转平台的一般运动规律，建立非全周开口的阀控回转马达的图与传递函数;对液压回路的理论分析表明，臂架转动与吊臂的差异是回转的原因回路和动臂回路之间存在着耦合关系。    利用液压仿真软件Simulink建立仿真模型，把仿真结果与改进系统进行对比，考证仿真模型的正确性。对回转系统的平衡阀，溢流阀，液压马达，液压油泵进行模拟建模仿真。由输出仿真曲线分析得出:优化设计前后的回路的液压系统影响规律，是否得到了比较好的回转系统缓冲结果。效果好的同时对于提升全部回转液压系统可靠性的特性。关键词:液压挖掘机；回转系统；平稳性；simulinkABSTRACT    The rotary system is an important part of system of excavator hydraulic system of hydraulic excavator for small, due to its quality and improve the quality of load, rotating systems with large inertia load system, rotary system starting and braking characteristics, improve the coordination compound and rotary arm difference. So it's performance good or bad will directly affect the function of the excavator hydraulic excavator system. For the purpose of comprehensive analysis of the excavator, from the starting characteristics of rotary system theory in slewing brake overflow system, machine coordination in three aspects to enhance the composite movement of the arm. The simulation and improvement of the system of rotary system. The results show that the system improved after having rotary good cushioning effect. The buffering effect is beneficial to improve the reliability of hydraulic system.   Summarizes the general regularity of slewing platform of hydraulic excavator, a non-circular opening of the valve control of rotary motor diagram and the transfer function of the hydraulic circuit; the theoretical analysis shows that the differences between the arm rotation and the boom is a coupling relationship between the rotary reason and boom loop circuit.   To establish the simulation model using Simulink hydraulic simulation software. The simulation results were compared with the improvement of the system, verify the simulation model. The system of the rotary balance valve, relief valve, hydraulic motor, hydraulic pump simulation modeling and simulation. The simulation curve obtained by the output: influence of hydraulic system optimization design before and after the loop. Whether the rotary buffer relatively good results. At the same time to enhance the effect of all characteristics of slewing hydraulic system reliability.Key words: hydraulic excavator, rotary system, stability, simulink目  录1 绪论11.1 挖掘机简介11.2 液压系统简介21.3 液压挖掘机回转系统的概述21.3.1 回转系统的工作原理31.3.2 回转系统的典型操作条件31.3.3 回转系统平稳性41.4 本论文研究内容42 回转液压系统分析52.1 回转系统液压挖掘机的技术现状62.2 液压系统原理图72.3 挖掘机液压系统分析72.3.1 回转液压回路分析73 挖掘机中的液压回转系统的特性93.1 挖掘机液压回转一般运动规律93.2 阀控回转马达特性分析103.3 回转与动臂液压系统特性124 回转液压系统控制的仿真144.1 液压系统仿真模块建立144.1.1 液压油泵模块154.1.2 液压马达模块164.1.3 溢流阀模块164.1.4 平衡阀模块174.2 回转液压系统仿真模型建立184.3 仿真图得出的结论22结论23参考文献24致谢25 2017年 毕业答辩 挖掘机液压系统分析与 机械工程 13韩天民 完成步骤 1 2 3 4 5 6 1 回转系统在挖掘机典型作业循环中起重要作用，回转与动臂复合动作频率高、时间长，回转系统与动臂系统复合动作的协调性对挖掘机整机工作效率和作业性能起决定性作用。因此，回转系统的工作性能不仅包括回转系统单动作性能还包括回转与动臂复合动作协调性。 虽然挖掘机实际工作过程中，单独回转动作不多，但单独回转动作回转系统性能是挖掘机出厂测试的重要指标，且回转系统单动作的性能是提高回转与动臂举升复合动作协调性的基础 2 3 液压挖掘机回转机构的回转时间约占整个工作循环时间的 50%能量消耗占 25 % - 40%。回转液压油路的发热约占液压系统总发热量的 30%因此 : 提高生产率和功率利用率，改善司机的劳动条件，减少工作装置的冲击等具有十分重要的意义。 4 液压挖掘机的回转机构运动时由于上车转动惯量大 ， 在启动 、 制动和突然换向时会引起很大的液压冲击 。 尤其是回转过程中遇到障碍突然停车 。 液压冲击会使整个液压系统和元件产生振动和噪音 ， 甚至破坏 。 因此挖掘机的回转机构常采用特殊回路来保证安全 ，保护元件 4 它提供一个动态系统建模 、 仿真和综合分析的集成环境 。在该环境中 ， 无需大量书写程序 ，而只需要通过的鼠标操作 ， 就可构造出复杂的系统 。 结构和流程清晰及仿真精细 、 贴近实际 、 效率高 、灵活等优点 ， 并基于以上优点 同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 4 压力流量转换模块 压油泵仿真模型 4 液压油缸仿真模型 (14 平衡阀仿真模型 4 溢流阀仿真模型 4 4 回转液压系统仿真模型 4 改进后的回转液压系统仿真模型 4 2个液压回路进油路的设计相同，因此节点 1和节点 3的压力曲线基本一致，而回油路上节点 2和节点 4的压力曲线相比较，可看出，节点 2压力峰值为 1. 4，节点 4压力峰值为 1. 3。节点 4处压力波动较大，节点 2处压力波动较小，过渡较为平稳。改进后的液压回路，在缓冲效果上比原回转回路更加突出，压力较小，则对油路以及各元件的压力也越小，说明改进后的液压回路设计正确，达到了更好的回转缓冲效果。缓冲效果好因此还可以提高整体回转液压系统的可靠性。 5 1. 由于挖掘机回转液压系统的复杂性和回转液压系统本身所具有的非线性特性，对系统的每个细节都进行精确建模是不可行的，其结果会使模型过于复杂，从而引起系统状态方程组求解困难。 于动态性能对系统的影响很小，建模时因为对其进行合理的简化和忽略不计。所以会存在一定的误差。 6 点了解了回转液压控制系统，从理论分析、建模仿真对液压系统的两种模型进行了详细的比较。 用 果在挖掘机液压系统设计时建立好完善的整机模型，无论是对液压挖掘机的各种计算都有重要的实际意义。 3. 在这次的毕业设计中，辅导老师给了我很大的帮助，使我对 谢各位老师批评指导 学生学号： 20132008007 2 0 1 7 大学毕业设计（论文） 题目： 挖掘机液压系统分析与 真 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械工程 (矿山机电） 班 级： 机械工程 13 指导教师： 陈立新 学 生： 韩天民 完成时间： 2017 年 5 月 25 日 内容： 1、毕业设计（论文）说明书 2、指导记录、中期检查 表、答辩记录 3、 配图 4、 制图 毕业论文 （设计） 答辩记录表 学院： 机械工程学院 专业： 机械 工程（矿山机电） 班级：机械 13文题目： 挖掘机液压系统分析与 真 学号： 20132008007 姓名： 韩天民 指导教师： 陈立新 职称： 讲师 答辩 小组 名单： 乌日开西，海几哲，陈坤，伊里哈木，章翔峰 答辩 记录 ： 1 你的节点怎么选择的 ？（陈 坤 老师提问） 答： 在输入油路与输出油路选取节点 。 2. 你的仿真结果说明了什么 ？（ 乌日开西 老师提问） 答： 通过对比两个输出的曲线比较，改进后 的液压回路，在缓冲效果上比原回转回路更加突出，压力较小，则对油路以及各元件的压力也越小，说明改进后的液压回路设计正确，达到了更好的回转缓冲效果。缓冲效果好因此还可以提高整体回转液压系统的可靠性 。 3. 改进系统改进了什么 ？（ 伊里哈木 老师提问） 答： 对系统的输入输出油路进行了改变，改变了溢流阀的位置 。 4. 图中的小园点代表什么 ？（ 陈坤 老师提问） 答： 代表安全阀 。 答辩时间 ： 2012 年 6 月 4 日 大学毕业论文（设计） 大学毕业论文 (设计 ) 题 目 : 挖掘机液压控制系统分析并用 真 指导老师 : 陈立新 学生姓名： 韩天民 所属院系： 机械工程学院 专 业： 机 械工程 （矿山机电） 班 级 ： 机械 13 完成日期 ： 2017 年 5 月 25 日 大学毕业论文（设计） 声 明 我郑重声明：在毕业设计中严格遵守学校的 相 关规定，我 所完成的 毕业设计是在陈 立新 老师的指导下，自主 设计 、撰写的 论文 ；在我的毕业设计中不 复制 、抄袭他人的学术思想和成果。 不 伪造设计数据。遵守学术规范 ， 如果设计和信息不真实，我愿意承担全部责任。 学生签名： 2017年 5 月 25日 大学毕业论文（设计） 新 疆 大 学 毕业论文（设计）任务书 班 级： 机械工程 13 姓 名： 韩天民 论文（设计）题目： 挖掘机液压控制系统分析并用 专 题： 要求完成的内容： 1、 通过对挖掘机的工作机构分析合理的简化建 立回转液压系统的数学模型 ； 2、 利用 统模型并进行仿真 ； 3、 编写 完成设计 计算 说明书一份； 发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日 实习实训单位： 地点： 论文页数： 页； 图纸张数： 指导教师 ： 教研室主任 ： 院 长 ： 大学毕业论文（设计） I 摘 要 回转系统是液压挖掘机 液压系统 的重要子系统 中的一部分 ，对于小型液压挖掘机，由于其质量和负载质量的提高， 回 转系统具有大惯性负载系统、 回 转系统启动和制动特性等特点，提高了复合作用和 回 转臂的协调性差。 所以它的性 能的好 与不好将 直接影响 着 挖掘机的 机 能。为全面的 挖掘机 回转系统液压挖掘机的目的，从 回 转系统启动特性的理论分析，在回转制动溢流系统， 机器 在三个方面提升复合动作手臂的协调。 回 转系统仿真与改进系统。结果表明，改进后的系统具有较好的 回 转缓冲效果。缓冲效果有利于提高所有液压系统的可靠性。 总结了液压挖掘机回转平台的一般运动规律，建立非全周开口的阀控回转马达的图与传递函数 ;对液压回路的理论分析表明，臂架转动与吊臂的差异是 回 转的原因回路和动臂回路之间存在着耦合关系。 利用液压仿真软件 立仿真模型，把仿真结果与改进系统进行对比，考证仿真模型的正确性。对回转系统的平衡阀，溢流阀，液压马达，液压油泵进行模拟建模仿真。由输出仿真曲线分析得出 :优化设计 前 后的 回路的液压系统影响规律 ， 是否得到 了 比较好 的回转 系统 缓冲 结果 。效果好 的 同时对 于 提 升全部 回转液压系统可靠性 的特性 。 关键词 :液压挖掘机；回转系统；平稳性； 大学毕业论文（设计） he is an of of of to of So its or of of of of in in to of of of is to of of of a of of of is a To of of by of At to of of 大学毕业论文（设计） 录 1 绪论 . 1 掘机简介 . 1 压系统简介 . 2 压挖掘机回转系统的概述 . 2 转系统的工作原理 . 3 转系统的典型操作条件 . 3 转系统平稳性 . 4 论文研究内容 . 4 2 回转液压系统分析 . 5 转系统液压挖掘机的技术现状 . 6 压系统原理图 . 7 掘机液压系统分析 . 7 转液压回路分析 . 7 3 挖掘机中的液压回转系统的特性 . 9 掘机液压回转一般运动规律 . 9 控回转马达特性分析 . 10 转与动臂液压系统特性 . 12 4 回转 液压系统控制的仿真 . 14 压系统仿真模块建立 . 14 压油泵模块 . 15 压马达模块 . 16 流阀模块 . 16 衡阀模块 . 17 转液压系统仿真模型建立 . 18 真图得出的结论 . 22 结论 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 大学毕业论文（设计） 1 1 绪论 掘机简介 挖掘机主要用于城市，狭窄的土地，而不是人力和劳动力。主要工作是挖掘、装载基础设施、吊装，用于城市的管道道路、工程、住宅建筑、和景观 施工 等。小型挖掘机具有体积小，灵活的优势，往往一机可 参 与各种设备的工作，除了铲铲，还配备了起重机、抓斗、铲斗、平坡、耙、冲击铲、容器叉架、拖航，满足各种工程需要。同时，研制开发了专业化的挖掘机，如 压力很低 、 声音很小 、水陆 两栖 的 挖掘机 械 等。总之，它是一种 有着很多 用途的 万能 城市 建造 机 器 。由于机器的特性非常接近人们， 因此 ,除了设计要求的耐用性 ,可靠性和效率 ,还需要考虑人与机器、环境之间的和谐，并特别注意以下几点 1： 1安全碰撞，不与周围的机械运行过程中抗倾覆稳定性。 2低污染即 工作 要求，低振动，低噪音，声音更悦耳。 3和周围的环境可以调和，形象应该是美丽的，形式和颜色不造成人们感到不 高兴，有一种亲和力。 4尽可能扩大其使用功能，可以安装各种辅助设备，应成为城市的通用工程机械。 5操作简单，任何人都可以学习。 挖掘机具有多项功能，而且还具有便捷的交通优势，能耗低、灵活性、适应性等优点，非常适合于施工现场和 工作环境 狭 小的地方 ， 工作环境小 、 价 钱不高 ，重量轻，维修方便等 ， 如小型土方工程、市政工程、道路养护、混凝土破碎、电缆敷设、管道敷设、水上花园栽培在工程中被广泛应用。由于基础开采 、准备、装载、吊装等功能，必须考虑到工作空间小、地形复杂、操作方便、可控，对挖掘机的市场性能要求如下 2： 1改进挖掘机可控性和控制精度和复合作用。 2简化液压 工作 系统， 减少资金消耗 ， 能 实现大批量工作和低油耗动态 的 平衡。 3改进工作可靠性。 4提高驾驶舒适度， 能够极大地降低 劳动 的 强度，提高单位生产率。 5改进操作安全性。 6振动的幅度比较低、声音比较小，适用于人们生活的地方挖掘。 同时，挖掘机的设计原则是保证设备能在狭窄、复杂的区域高效施工。由于 大学毕业论文（设计） 2 使用环境的特殊要求，它必须具有起重机的优良操作特性 和运行特性 ，这与大中 型挖掘机不同。中国小型挖掘机市场（低于 13 吨机重量）在中国挖掘机行业在过去的十年中，关键配套液压件和国内其它先天性缺陷， 导致大型挖掘机市场在 韩国和美国 ,美国和欧洲等外国公司瓜分超过 90%的份额。经过十年的努力 ,国内企业重拾近 27%的份额 ,特别是大型和小型液压挖掘机 ,近两年来一直是重大升级。 中国的小型挖掘机市场似乎已经看到了中国的曙光，是恢复和扩大国内小挖市场。小的国内制造企业正在削减很少超过 60%，这不能不说这是行业的大发展，有很多年销售额超过 千台 的企业 3。 压系统简介 液压系统是负载与发动机之间的中间环节，由于机 器 一直 在 做 分 合 的运动 ，而且液压泵的流量 十分 有限 制 ， 分 合动 作的 时 候 ，运动的流量 的 要求液压泵的流量 不足以满足同时的动作 。因此，现代液压挖掘机液压系统必须首先 要 解决系统的流量 分给的 问题，同时要求节能 能源 ，降低能耗。 液压 小型 挖掘机的液压系统 中 由动力元件（ 油 压 的 泵、执行 的 器 件 ）（液压马达、液压缸）、控制元件（多路阀）和辅助设备（冷却器、过滤器油）按照一定的方法结合起来，对发动机的机械能，以油为介质的功率元件为液压能，然后分为机械能实施后，各类运动的实现。 因为 液压系统的 职能 是传 达 和分 派能源 来把 控机 器 ，它是液压挖掘机的 重要 部件。 80 年的 早 期 时候 ，挖掘机开始 结合 机电 的 一体化技术，机电一体化是考虑燃料的缓解和提 升 液压挖掘机和消耗，工作效率因此提高第一，开始改为变量泵定量泵，近 80 年来，液压系统已经形成了比较成熟的阶段，这一时期的主要目的是提高液压传动的节能、工作效率 ， 在 外国的时候 ,80年之前液压挖掘机主要应用的都是定量泵 4。 液压传动不仅关系到液压元件的能量损失和控制方式 ,还关系到系统的类别。能量损失有时是由系统本身元素的损失引起的 器 件固有的。通过 阐明 液压系统的类型和特点，充分认识和了解节能技术的发展历程和趋势。控制变量位移 5。根据油循环情况，可分为 分 开式 的 和闭式 的 系统。由于封闭系统的缺点 ， 其关键是每一个负载必须由单一的泵源驱动 ,不能满足多负载同时动作的要求。与此相反 ,开放式系统被广泛使用 ,因为它可以满足多负载驱动的要求。在开放式系统的基础上 ,液压系统有多种形式和分类 ,可以从不同的角度进行分类。 也 可以从不同的角度进行 区 分。该系统可分为定量系统和变量系统，可与系统中心液压泵的流 量分离。目前，它在国内外得到了广泛的应用。下面具体分析和比较这两个系统的特点。 压挖掘机回转系统的概述 小型液压挖掘机的构造是由回转结构、行走结构、工作结构三大部分主要构 大学毕业论文（设计） 3 成的。其中， 工作结构包括活动臂、 斗杆和斗。液压挖掘机 器的 驾驶 屋 、油箱和工作结构等构造均凝聚在回转的工作台上面。 转系统的工作原理 液压挖掘机回转系统由 回 转液压系统和 回 转结构装置组成回转液压系统一般 回转 阀控马达系统 6。 液压挖掘机的驾驶室、工作结构和油箱与 回 转平台一起旋转。图 1压系统 回转 的工作原理。 图 转的系统工作示意图 回转 打开 时，换向阀打开。 液压系统驱动高压油把电机通过行星齿轮减速电机将电机的转速和转矩的 回 转支座约束，外环的摩擦力矩、阻力和 回 转平台的其他性能加速，使转台 回 转到一个很好的位置，当 回 转制动时， 回 转阀关闭，液压系统输出制动力矩电机的转速，进而控制 回 转平台的减速和制动。 转系统的典型操作条件 挖掘机的 液压系统 工作过程 中由 以下几 种主要的 间歇 运动构成 ：转盘转动和吊臂升降 ,斗杆外折，桶外拉，整机运转，其它辅助动作 中，挖掘机需要 常 做复合动作 7。图 1 图 1压挖掘机的工作循环 由图 1一 2可知，挖掘机的工作循环包括铲斗斗杆反复动作、 全提吊桶，斗卸斗，倒吊桶空。其中， 回 转系统加入的工作条件包括：全桶提升 回转 和空桶返回。全斗开式回转工作状态主要是指挖掘工作条件完成后，液压挖掘机臂液压缸将移动臂同时，回转液压马达将转向平台翻转到卸料位置。此时，主旋转和复合运动的手臂，空桶返回到操作条件，完成挖掘机卸载后，转向反向旋转，而液压缸臂使桶回到原来的地方。 有时为了保证空斗进入新的挖掘位置 ,还用铲斗和臂配合液压缸动作。 所以 ，空 爪 状态主要是手臂的旋转和复合运动 。 大学毕业论文（设计） 4 由上可以知道，回转系统 在实际的工作过程中主要是配合手臂的复合运动，以及手臂的旋转和复合运动的次数 。 在挖掘机的全部工作循环中占了很大时间比例。 转系统平稳性 液压挖掘机回转系统的不稳定性决定了回转电机和液压元件的寿命舒适和安全感造成了严重的影响；因此，在二十世纪 80年代末，国内外学者及国外工程机械公司开始制动过程的稳定性，回转起动和负荷大惯性 8。 论文研究内容 本文以挖掘机样机为来源根基 ,对小型液压挖掘机中的回转液压控制系统进行仿真。从本文内容来看 ,第二章针对于挖掘机样机的回转机构液压系统进行分析。第三章针对目前小型液压挖掘机的回转液压系统特性进行分析。第四章为系统建模仿真 ,以挖掘机中回转机构控制系统进行动态仿真 ,基于 真软件在系统写入的数据相同状况下进行两种系统的对比分析得出结论。 综上所述 ,本文的主要目的是比较两个系统的性能与实际的模拟曲线，并与理论分析的仿真结果进行比较。 大学毕业论文（设计） 5 2 回转液压系统分析 液压挖掘机的主要部件是工作 的 装置 配件 、回转 的 机构、动力 的配置 、液压系统、传动控制机构、行走 的 机 器 和辅助 的机器 。电厂的功率输出可以有效地使用，这一直是挖掘机设计研究人员的目标。本章以 小的 挖掘机的液压系统进行分析，下一章进行分析其液压控制系统，为以后的仿真和实验作出铺垫。 如图 2图 21234铲斗杆； 5 67其主要结构分为三个部分：底盘、平台、工作装置。工作 的部件利用 转向头连接 在回转 的 平台 上 ；通过回转支承连接，底盘 回 转平台； 1放在 回 转平台后发动机；驾驶室位于左前角的 回 转平台；底盘的前端设有推铲架设有步行道；传动系统是一个独立的液压系统流量分配 运作模式是全液压电气系统的功能出发，照明，监控和自动报告。如图所示，动力系统即发动机 1 驱动活塞泵 的液压能量可转换为铲斗缸 4、斗杆 马达 、臂缸 2、 回 转电机 7、行走电机以及推板等。理解和设计液压系统， 他的 工作 的 过程和液压挖掘机 得动作，最开始要 了解 流量分配和功率分配各液压泵作用元件 ， 和 主复合动作要求各液压元件在操作流程中的作用，力和功率的需求以及液压元件的配合和复合动作。 大学毕业论文（设计） 6 转系统液压挖掘机的技术现状 从上一节可以看出，回转系统在挖掘机的典型工作循环中起着重要的作用 ，本实用新型具有工作频率高、时间长、 回 转系统与活动臂系统组合动作协调的优点。在效率和绩效上起决定性作用。因此， 回 转系统的 功 能不 止涵盖回 转系统 的单 一 动作性能还包括回转与动臂 的 复合 运动的对称 性。 虽然挖掘机的实际工作过程中，回转动作不是很多，但 回 转系统性能是工厂测试的重要指标， 回 转系统的单作用是提高旋转和活动臂的性能提升复合动作协调的基础 9。 回转 系统 在用作于 挖掘机 中很 大的惯性加载 结 构， 拥有 惯性 比较 大、常数 的时间比较 大、阻尼比 比较低 等特性， 所以形成了 回转 平台在起动和 停止的进 程中相当不 稳定：当电机启动时，由于 回转 平台的惯性和阻力矩， 回转 平台的速度增的 加 比较 慢，导致 马达内 很 高压 的 冲击 导致 溢流。当 回转 制动电动机、 回转 台带动电机转动时由于惯性，电机回油侧的流量与操作的差别较大，会形成较大的压力冲击，使安全阀频繁发生当电机的开启和关闭，马达 的 回油侧 的 压力波动 比较较 多 ；当 回转 电机 到 减速 到停止 ，电机在制动气室压力高在反向摆动的作用下，加速度、速度和稳定性直接影响到电机的制动过程中大型挖掘机失稳现象较为严重，为了减少操作者的技术要求和工作强度，一般要求旋转和活动臂举同时用旋转臂打开手柄。动臂旋转与升降的协调平台与活动臂 马达 的速度相匹配，即当臂升到适当的卸载高度时，转动平台到 了特定的 卸载 地方 。在实际工作过程中，由于工作条件的不同，所需的转角和动臂升降高度随液压挖掘机相对装载车位置的变化而变化表的转速相对应可调。如果装载所需的举升高度很小，则需要返回转快，升降速度移动臂可适当减速 10。 当复位动作复位时，吊杆具有重力、低压和低速的功能由于重力的急剧下降和臂筒运动的吸力现象；同时要求转速较快。 回转 平台当旋转到一个特定的角度，手臂下降到 特 定的 地方 。 依 据挖掘机的 特别的 工 作条件 和技术 的要素 ，回转 的液压 系统工作 性质能力总结为 以下 的 几个方面 ： （ 1） 稳定旋转的单动作，减少启动时，制动压力和制动端的计数器 转现象。 2)配合动作的协调，实现转动臂复合动作流量的合理分配。 (3)为了满足上述两点的要求， 在这个过程中 ,实现了节能系统的 回转 ,提高了转速 ,减小系统溢流损失 。 大学毕业论文（设计） 7 压系统原理图 图 2压系统原理图 挖掘机 的 液压回路 的 系统 中， 该系统可分为五个主要部分 ,电源 ,阀组 ,执行部分 ,控制部分和辅助部分 ,由于液压挖掘机系统本身的液压系统的复杂性和非线性 ,在系统的每一个细节 的精确建模是不可行的，其 得出的后果 将 形成 模型太 过于多 样性 ，导致系统的状 况 方程 得出结果 的 不容易 ，和一些 不主要的现象大多 不 干扰 系统的动态 的机 能，固有频率远高于系统构件的固有频率，对系统动态性能的影响很小 11。 建模时，应简化或忽略。 掘机液压系统分析 转液压回路分析 液压挖掘机 的 回转 结构 回转 所需要的时间大约是全部 工作 的一次工作 时间的 51% 71%。液压 中 系统 的全部 热量的 31% 41%是 液压回路的液压压力。因此，合理确定程序液压回路的结构， 回转 机构， 回转 机构的参数的正确选择，提高生产率和功率利率，改善驾驶员的工作条件是非常重要的工作，减少冲击装置。该机采用 回转 电机模型的 45 R 理论位移，通过计算的 回转 机构， 回转 电机的合理选择。液压原理图如图 2 大学毕业论文（设计） 8 图 21一单向阀； 23一缓冲阀； 4液压挖掘机回转机构运动时，车辆的惯性较大， 突然地 启动 时候 、 或者突然地停止时候 和突然换向时会产生较大的液压冲击。特别是在转弯过程中突然遇到障碍停止。液压 系统的 冲 压 会 让全部的 液压系统和 零件造成 振动和噪音， 以至于损坏。因此，挖掘机的 回转 机构往往采用特殊的电路来保证安全、保护元件。首先， 由于液压冲击造成的巨大损坏 ,应该在缓冲阀中 ,阀 3是一种特殊的缓冲阀 ,该阀将被连接到 回转 电机，制动时高低压电路，停止或反转机构，液压油的压力室通过缓冲阀直接进入低压室降低液压冲击。两个单 向阀起作用的油。 该 缓冲电路 有着 油量 比较 少，背压 比较 低，工作效率高 的特点 。针对 停止的 回路 系统 ， 研发 了 利 用机 器来 制 造 动 力 和液压 系统 制 造 动 力互 相 配合 的方 法 进行电机制 造 动力 。 回转 电机的制动型式常闭。当 回转 电机停止供油时，制动 马达 的先导油压回到油箱。一旦油泵供应到电机，先导压力油进入制动缸在同一时间。 大学毕业论文（设计） 9 3 挖掘机中的液压回转系统的特性 本章通过总结液压挖掘机回转平台的一般规律，对回转平台的转动惯量进行了数学分析。液压挖掘机 的液压 回转单动臂 回路理论特性 和 举升机机构 的液压回路特性的理论研究。 掘机液压回转一般运动规律 当液压挖掘机的旋转角度较大时， 回转 平台的运动分为启动加速度和匀速 回转 ，减速制动三阶段。如果不考虑边坡和风的影响，忽略摩擦阻力矩在启动和制动的整个过程中，电机的输出转矩不变 ， 则速度为 ： （ 3 其中，回转平台上最大的驱动力矩为 : i2 M（ 3 根据 回转 平台的不同旋转角度，转台的速度曲线如图 3么时候当旋转角度小时， 回转 平台不能加速到最大角速度同时，速度曲线为三角形速度图，当返回角位移较大时， 回转 平台移动太远该过程 中的 三个阶段的加速，匀速和减速。 大学毕业论文（设计） 10 (a) 泵系统的三角速率图 (b)泵系统的梯形速率图 （ c）泵系统的三角速率图（变量） (d)泵系统的梯形速率图（变量） 图 3转平台速度图 由式 1、式 2和图 3可以看出 回转 平台的转动惯量和旋转平台的最大驱动力矩对 回转 平台的运动特性起着决定性的作用。对 回转 平台的转动惯量的大小和挖掘机质量属性和工作与胃的姿势结构主要决定； 回转 平台的驱动力矩通过回转液压系统的特点确定，转臂和复合动作也由液压系统动态劈 裂的影响。因此，在本章中，我们将分析 回转 平台的转动惯量的液压回路的特性，双泵和双回路液压挖掘机的液压系统的旋转动作， 回转 系统的 回转 和解除。 控回转马达特性分析 在两个 泵 两个 回路 的 节流系统中 ， 小的 回转液压系统 挖掘机 是 由 一种阀 来 控制的 回转 电机电路 ， 换向阀 门是由 三位 的 六通阀 门 ， 动作的 时 候，该动作 可 以 与回油节流、油节流和旁路 的 节流 一起配合 ，图 3其示意图 。 大学毕业论文（设计） 11 图 3转换向同节流原理图 三个口分别是 1,2,3通过口的出流量分别为 力降分别为 流分别为 流数为 压油的密度为 ,A， n和 加起来 ，马达 B，与液压泵的出口压力与流量分别为 根据节流孔的流动方程和流动的连续性方程 ： )3221333333222212111111( 由此可以看出，执行器的转速受三孔流道面积的大小影响，节流孔面积的匹配对执行器的性能有重要影响。三挖掘机回六到负转换阀开阀，有不同数量的阀芯和阀之间的重叠，当 回转电机油的 进口和回油口 在 打开 的时候 ，流通面积为零，安装在槽复杂直口阀和旋转换向阀芯和非圆的开放特性的进油口和回。因此， 回转 电机电路本质上是一种非全开放两位四销控液压马达电路，如图 3 大学毕业论文（设计） 12 图 3压马达示意图 转与动臂液压系统特性 液压挖掘机转动臂液压系统是一 个很特别的两个泵两个 回路 的 节流液压 控制 系统。按液压原理，液压挖掘机 回转 与活动臂升降复合动作，变量泵 1通过臂的组合阀和 回转 阀同时向液压缸的臂和 回转 电机供油 2。变量泵 2臂液压缸供油。因此，合理布置泵 1 流量是确定挖掘机启闭协调协调的关键合理分配流量的关键因素。在对 1号泵液压系统进行分析的基础上 回转 可动臂复合作用中流动分布规律的研究。 即使 用 了 定量 的 泵和 不变 压 力的 变量泵，阀 门 控 制 马达系统和阀 门 控制 液压缸 的 系统 体系很少有什么联系， 实用新型结构简单，制造 起来比较容易 ，但 是由于 定量泵系统角 的 功率 比较 大， 电 动机 的 功率 使用比例比较 低，油 消耗的很快很多 ， 比较不适合小中型挖掘机 型液压挖掘机。考虑到挖掘机工作条件的复杂性和载荷的变化性，中型液压挖掘机在恒功率变量泵 中 ,由于 恒 定 功变量 的 泵可以破坏负 荷 大小，调节泵排量，以减少系统溢流损失。 根据上述分析，可以得出结论， 回转 系统和臂架系统之间的关系在很大程度上影响挖掘机旋转与活动臂升降复合动作的协调。当两个执行 原件 负载相等 的条件下 ， 对称 性 比较 好。 由于 挖掘机 的 回转环 持 有 着 大 的 惯性负荷的 性质 。下午的 “铅”铅时开始阶段，匀速运行阶段，所以理论上我们可以采取以下措施来减弱两种关系的耦合，提高复合动作的协调： (1)在回转回路系列优先阀降低 回转 系统和臂架系统的负载差异。 (2)减少液压缸的面积，减少回转系统和臂架系统的负荷 (3)调整系统的其他有关参数，例如增加吊杆的刚度和起动力矩泵 1 单独用于 回转 电机，避免 回转 电机停止启动的 情况 现象 产生 。 大学毕业论文（设计） 13 但是，如果优先阀的节流特性，液压缸臂区等 的 参数 作用 不能很好地适应执行设备的负载特性，复合动作的协调性将不会得到改善。如果优先阀溢流区，当回转 电机和臂升降同时启动时，由于响应时间长， 回转 电机不能 很快的 上升，流量通过安全阀 们 产生 巨量 的溢流损失。泵的输出流量 比较 低 ， 没有所需 的 流量，升降速度 比较 慢。 大学毕业论文（设计） 14 4 回转液压系统控制的仿真 压系统仿真模块建立 液压系统 是 由 很 多个不 一样 的液压 器件构 成，各部件之间的能量传递 利用系统 液压管路行 进 。在建模 的数学 过程中， 一般是 由节点 的形成 液压系统的参数模型。 一个 节点选择 用来表示 流动方程来表示节点的压力和入口和出口节点流量之间的关系。每个液压元件连接 到 节点上，并建立每个液压元件的仿真模型，并通过仿真可以得到节点的压力曲线。节点 的 压力 和 管道和液压 器 件密切相关。 平和压力 的 曲线 走势，这对全部 液压系统的可靠性 有着很大的意义 。 对于液压腔节点，腔体压力 ： p (4 式中， 腔的体积； 油液的有效体积弹性模量； Q 是型腔的流量总和。 将 块用到数学模型转化为仿真模型， 件，如图 4得的液压压力节点的压力和流量的仿真模型，如图 4 图 4件图 大学毕业论文（设计） 15 图 4力流量转换模块 同样， 画出 了液压系统 中的 各模块的数学模型， 画出 了仿真 的 模型 图 。 压油泵模块 液压泵以泵的转速和输出压力作为泵出口的输入， 作为 以泵的出口流量输出。因此 此时地 泵的输出流量端口可以表示为 ： （ 4 在公式中， 压油泵仿真模型 ， 如图 4 图 4压油泵仿真模型 大学毕业论文（设计） 16 再利用 件全选，然后创建封装模块。如图 4 图 4压油泵封装模块 同理，创建各个模块的封装模块 压马达模块 液压缸，并连接到油腔压力和作为输入的外力，通过流量和输入 口活塞杆的速度，一个方程组的液压缸的运动 (1（ 4 在公式中， 活塞腔的活塞面积； 压缸模块的 模块 模型如图 4 图 4流阀模块 溢流阀以压差为 输入的 节点，输出 的 流量。数学模型可以表示为 ： 大学毕业论文（设计） 17 )(0)(121212 （ 4 当 在公式中， 安全阀模块的 模型，软件 模型如图 4 图 4流阀仿真模型 衡阀模块 输出 是一个 平衡阀 的 流量 ， 平衡阀 用来作为 选择压力差作为输入 。 数学模型可以表示为 ： 1 2 （ 4 在公式中， 溢流阀 中 的液导； 平衡阀中的导阀； 一个平衡阀模块的仿真模型图 4 图 4 大学毕业论文（设计） 18 在建立仿真模型后，利用 对 液压系统仿真 的 时 候 ，可以直接 用建立的模块互相连接 后 组成后进行 仿真。图 4软件组成的模块封装 ， 全阀模块， 压缸模块， 衡阀模块，压油泵模块。 最后 封装模块 。 图 4转液压系统仿真模型建立 利用着 液压挖掘机 的 液压系统 作为研究 ， 画出 了仿真 的 模型 图 。回转液压系统如图 4图中的 4-9(a)是原来的液压挖掘机回转液压系统，图 4-7(b) (a)原来的系统 （ b）改进后的系统 图 4根据 原 来的 改进液压系统。 本文的 主要目标 是确定回路的优化设计是 不是符合要求，是不是能达到所要求的更好的缓冲条件。 液压系统的详细数据 ,见 图4 表 4 大学毕业论文（设计） 19 图 4压系统数据 表 4统仿真数据表 序号 参数 符号 单位 大小 1 回转马达排量 c/ 回转溢流压力 3 回转支持压力角 0 4 回转马达效率 m 油液密度 Kg/m 850 6 油液运动粘度 v 6 7 油液体积弹性模量 E 8 液压 马达 大径 D1 25 9 液压马达小径 D2 5 10 液压马达最大行程 L1 240 11 液压马达最大静摩擦力 F N 1510 大学毕业论文（设计） 20 续表 412 液压马达溢流压力 7 13 油泵最大排量 c/05 14 油泵最大溢流压力 于节点的压力对整个液压系统的可靠性有很大的影响， 因此 液压系统被选择作为一个节点在油路和回油线。如图 4显示的，选取其中的 1 节点和 2节点，用来得到液压系统的仿真模型 。其中， 别为子模块，分别描述了液压缸、平衡阀、溢流阀的压力和 0 之间的关系，腔节点的压力的压力是输入，输入或输出流是输出。仿真时间为 0至 原液压系统的仿真结果如图 4示。改进的回转液压回路仿真后，选择节点的 别在油路和油电路，并进行了仿真分析，建立系统的仿真模型如图 4示。仿真时间为 0 至 仿真结果如图 4 44拟结果的比较，对 2 个液压回路为相同的电路设计，因此，节点 1 和节点 3的压力曲线基本相同，但返回线路节点 2和节点 4压力曲线的比较可以看出， 节点的压力峰，4 峰压力是 点 4 的压力波动较大，节点内的压力波动较小，在 2 时过渡较为稳定。在影响改进的缓冲液压电路比原来的 系统 回转 环更为突出，并对油路压力小，每个元件的压力较小，说明液压回路的改进的正确设计，取得了较好的回转 的缓冲作用。因此，它可以提高整个液压系统的可靠 性。 图 4回转液压系统仿真模型 大学毕业论文（设计） 21 图 4进后的回转液压系统仿真模型 图 4转液压系统仿真图 图 4进后的回转液压系统仿真图 大学毕业论文（设计） 22 真图得出的结论 对 44拟结果的比较，对两液压回路为相同的电路设计，因此节点 1 和 3 压力曲线基本上是一致的，与压力曲线回归线的节点 2 和 4 相比， 点 4， 节点 2 的峰值，峰值为 点 4 的压力波动较大，节点 2 的压力波动较小，比第 2节点更稳定。在影响改进的缓冲液压电路比原来的 系统 回转 环更为突出，在油压压力较小，每个单元较小，说明液压回路的改进的正确设计，取得了较好的 回转 的缓冲作用。良好的缓冲效果有利于提高整个液压系统的可靠性。 大学毕业论文（设计） 23 结 论 对中国经济的 稳步 发展，中国的小型挖掘机市场 日益 活跃提供了 很 好的宏观环境，未来几年，中国将继续发展小挖市场，市场前景诱人，潜力巨大。 对于 技术 这一部分 ，液压系统的设计 是 挖掘机的 比较重要的 技术， 所以 对 于液压系统的了解和分析 显得尤为重要。在本文中，基于掘机回转系统进行了分析与仿真 ,是理论与应用相结合的有益探索。 该方法的成功，将有助于液压挖掘机液压系统的设计与优化。全文总结如下 1本文对小型 的 液压挖掘机液压 回转 系统理论分析、建模仿真 ， 然后 对液压系统的两种进行了详细的比较。 2本文对液压泵的液压缸 等 进行了 一一 的建模， 虽然进行了建模， 但由于没有办法 精确 地确定多个 数据 ，而不能完全控制液压油源和电机的电路，与工程实践有一定的距离。 3仿真结果表明为回转液压系统仿真 果建立在对挖掘机液压系统的设计完美的模式，无论是 对于 各种 现代的油压 的 挖掘机的计算 有着十分明显 的 重要成分 。 使我对四年所学部分课程得到了全面复习和巩固 ,锻炼了自己全面分析和解决问题的能力 ,还了解了很多机械的问题，学了很多软件的功能，为了以后工作形成了帮助。 软件有很多不懂， 辅导老师给了我很 多 的帮助 ,让 我对 较多 的认识和了解。 由于时间较短 ,任务较重 ,我们又缺乏实践经验以及对浅。因此 ,本设计中一定存在着错误 ,敬请老师们多多指导 ,以便修改和充实我的知识从而使我能够提高自己的专业能力 ,适应当前机械化发展的需要。将来我会更加努力。 大学毕业论文（设计） 24 参考文献 1 李启兵 Z2 王谦 建筑机械化 Z2):13 张启君 J2006(01):54 张栋 D吉林大学 ,2005(4):25 50807 6 黄宗益 ;叶 伟 2017年 毕业答辩 挖掘机液压系统分析与 机械工程 13韩天民 完成步骤 1 2 3 4 5 6 1 回转系统在挖掘机典型作业循环中起重要作用，回转与动臂复合动作频率高、时间长，回转系统与动臂系统复合动作的协调性对挖掘机整机工作效率和作业性能起决定性作用。因此，回转系统的工作性能不仅包括回转系统单动作性能还包括回转与动臂复合动作协调性。 虽然挖掘机实际工作过程中，单独回转动作不多，但单独回转动作回转系统性能是挖掘机出厂测试的重要指标，且回转系统单动作的性能是提高回转与动臂举升复合动作协调性的基础 2 3 液压挖掘机回转机构的回转时间约占整个工作循环时间的 50%能量消耗占 25 % - 40%。回转液压油路的发热约占液压系统总发热量的 30%因此 : 提高生产率和功率利用率，改善司机的劳动条件，减少工作装置的冲击等具有十分重要的意义。 4 液压挖掘机的回转机构运动时由于上车转动惯量大 ， 在启动 、 制动和突然换向时会引起很大的液压冲击 。 尤其是回转过程中遇到障碍突然停车 。 液压冲击会使整个液压系统和元件产生振动和噪音 ， 甚至破坏 。 因此挖掘机的回转机构常采用特殊回路来保证安全 ，保护元件 4 它提供一个动态系统建模 、 仿真和综合分析的集成环境 。在该环境中 ， 无需大量书写程序 ，而只需要通过的鼠标操作 ， 就可构造出复杂的系统 。 结构和流程清晰及仿真精细 、 贴近实际 、 效率高 、灵活等优点 ， 并基于以上优点 同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于 4 压力流量转换模块 压油泵仿真模型 4 液压油缸仿真模型 (14 平衡阀仿真模型 4 溢流阀仿真模型 4 4 回转液压系统仿真模型 4 改进后的回转液压系统仿真模型 4 2个液压回路进油路的设计相同，因此节点 1和节点 3的压力曲线基本一致，而回油路上节点 2和节点 4的压力曲线相比较，可看出，节点 2压力峰值为 1. 4，节点 4压力峰值为 1. 3。节点 4处压力波动较大，节点 2处压力波动较小，过渡较为平稳。改进后的液压回路，在缓冲效果上比原回转回路更加突出，压力较小，则对油路以及各元件的压力也越小，说明改进后的液压回路设计正确，达到了更好的回转缓冲效果。缓冲效果好因此还可以提高整体回转液压系统的可靠性。 5 1. 由于挖掘机回转液压系统的复杂性和回转液压系统本身所具有的非线性特性，对系统的每个细节都进行精确建模是不可行的，其结果会使模型过于复杂，从而引起系统状态方程组求解困难。 于动态性能对系统的影响很小，建模时因为对其进行合理的简化和忽略不计。所以会存在一定的误差。 6 点了解了回转液压控制系统，从理论分析、建模仿真对液压系统的两种模型进行了详细的比较。 用 果在挖掘机液压系统设计时建立好完善的整机模型，无论是对液压挖掘机的各种计算都有重要的实际意义。 3. 在这次的毕业设计中，辅导老师给了我很大的帮助，使我对 谢各位老师批评指导