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作者：

李永旭

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摘要：

液压挖掘机是一种应用广泛的多功能的建设施工机械,作为工程机械的主力机种.由于液压挖掘机具有多品种,多功能,高质量及高效率等特点,因此受到了广大施工作业单位的青睐,其生产制造业也日益蓬勃发展. 液压挖掘机主要有发动机,液压系统,工作装置,回转装置,行走装置和电器控制等部分组成.本论文由两大部分组成,包括工作装置和液压系统设计. 挖掘机的主要工作就是土壤的挖掘.工作装置是直接完成挖掘任务的装置.许多挖掘机发达的国家广泛采用新技术,新方法来不断地提高液压挖掘机的作业性能和生产率.通过通用性及专业的挖掘机工作装置设计方法,进行工作装置的全面计算机通用性设计研究对推动国内挖掘机发展具有十分重要的意义. 论文全面收集了国内外挖掘机工作装置设计的有关资料,对挖掘机的各种工况进行了分析,总结了挖掘机工作装置的设计要求.提出了基于计算机全面仿真的现代设计方法,仿真跟随整个液压挖掘机工作装置设计的全过程,对整机的全部特性全方位的进行仿真. 液压挖掘机工作装置可归纳为平面连杆机构.因此,对平面连杆机构的通用分析方法进行了讨论,采用了杆组分解方法,通过对杆组分解方法的详细研究,建立一套完整的建模方法,把它变成完整的理论.提出了利用人机交互方式的机构模型的建立方法,用人机交互方式来实现机构的结构过程和参数的输入.在人机交互方式的分析基础上,解决了计算机求解流程,并实现了整个机构的计算机自动建模,基于机构计算机自动建模的实现来完成了机构通用分析软件TJGMA. 针对挖掘机工作装置的设计要求,利用机构通用分析软件,完成了一套专业性的挖掘机工作装置设计及性能分析软件TJCMDS.利用此软件,对挖掘机的所有性能进行了详细分析,包括工作装置的运动特性,受力特性,挖掘力分布特性等.进行了计算数据后处理和管理的研究,将被计算确定的设计参数传送到三维CAD应用软件,准备了能实现工作装置三维设计的基础.利用此软件能够进行快速正确的分析计算,形象直观,操作简单;当改变参数时,只要在计算机的有关界面上简单操作就能达到修改的目的.从而实现减少用户的工作强度,缩短设计周期的目标. 对机械三维设计软件进行了详细讨论和研究,提出了挖掘机工作装置结构的三维细化设计的自动化.基于三维通用软件UG,实现了挖掘机工作装置结构的参数化设计.进行了依据分析计算结果的结构模型的自动生成的研究,实现了挖掘机工作装置结构模型生成的自动化. 应用前面的理论,完成一个具体挖掘机的设计,对新设计的挖掘机所有性能进行详细分析.利用开发的软件和三维通用软件相互结合,自动生成新设计的挖掘机工作装置的三维模型.采用通用软件UG,对设计的液压挖掘机工作装置结构物,进行了有限元分析. 挖掘机产品的核心技术就是液压系统设计,由于挖掘机的工作条件恶劣,要求实现的动作复杂,于是它对液压系统的设计提出了很高的要求,其液压系统也是工程机械液压系统中最为复杂的.因此,对挖掘机液压系统的分析研究对推动国内挖掘机发展具有十分重要的意义. 论文通过对挖掘机的各种工况的分析,系统总结了挖掘机液压系统的设计要求.论文对挖掘机液压系统中的单泵定量系统,多泵定量系统,多变量泵液压系统,负载敏感压力补偿控制系统和负流量控制系统等基本回路进行了分析,还深入分析了负流量控制系统和负载敏感压力补偿液压系统的控制原理,并着重对负载敏感压力补偿技术进行了分析研究. 根据挖掘机液压系统的设计要求,论文中还创新地采用通用多路阀,配以专用控制阀和简单的电子控制系统,设计了一套适合中国生产制造的负载敏感压力补偿挖掘机液压系统,为今后中国挖掘机液压系统的开发研究提供了很好的参考. 针对负载敏感压力补偿液压系统,论文建立了比较完善的数学模型,并采用国际先进的仿真软件AMEsim对整个液压系统的动态特性进行仿真,验证了负载敏感压力补偿液压系统的控制特性,并为液压系统设计中的参数选择提供了依据.另外,论文针对负载敏感压力补偿液压系统提出了试验方案,具体设计制造了试验台.通过静态特性试验和动态特性试验,进一步验证了负载敏感压力补偿液压系统的控制特性,并获得了系统参数变化对其控制特性的影响.

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关键词：

液压挖掘机工作装置 挖掘机液压系统 液压系统设计 压力补偿 负载敏感 分析软件 控制特性 计算机 通用 装置设计

学位级别：

博士

学位年度：

2006

DOI：

10.7666/d.y1013652

被引量：

116