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  小型液压挖掘机一个典型工作循环仿真与分析


  1.  小型液压挖掘机液压系统数学模型建立


  液压挖掘机系统是一个典型的机电液一体化的系统,涵盖了机械机构、电气控制、液压控制、自动化控制和测控技术等领域,而液压系统是其主要的动力源与控制系统。本课题主要针对 FR80E 的液压系统进行研究,其主要组成部分包括:主泵、主控阀、液压缸、回转马达等。
小型液压挖掘机一个典型工作循环仿真与分析

  (1)主控阀数学模型


  主控阀主要集成了多路阀、压力补偿器和节流阀,其中 P 油口为主控阀的进油口,即与主泵连接,T 油口为主控阀出油口,即与油箱连接;A、B 油口为负载的进油口和出油口,;a、b 为先导控制油口,;还有 LS 油路油口,即最大负载压力油路,液压油先由可变节流阀调整流量,再经多路阀换向,最后由压力补偿器调整压力,流入负载。

小型液压挖掘机一个典型工作循环仿真与分析
  小型液压挖掘机液压系统仿真模型建立 AMESim 全称 Advanced  Modeling  Environment  for  Performing  Simulation  of Engineering  Systems(多学科领域复杂系统建模仿真平台),其包含了 AMESim、AMESet、AMECustom 和 AMERun 四个部分。用户可以在此平台上建立多学科领域的、复杂的仿真模型,并在此基础上进行稳态和动态的仿真分析。


  目前,该软件已经成功应用于航天航空、船舶、车辆、工程机械等领域,成为了包括流体(液体及气体)、机械、电气、电磁、热力等复杂系统建模和仿真的优选平台。

小型液压挖掘机一个典型工作循环仿真与分析
  该模型中的主泵(负载敏感泵)采用电控方法控制泵排量,等效原系统中压力控制负载敏感泵,对模型进行了简化。在动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸和回转马达的进油主油路上设置了压力传感器,用于采集各负载压力,并取最大值,做 LS 油路压力,输送到各压力补偿器和主泵的 LS 口。

  为多路阀建立了超级元件,如图 2-12 所示,其包括可调节流阀和换向阀。主控阀的控制信号从接口 5 进入,一路与换向阀连接,数值为零,换向阀阀芯处于中位;数值为正,换向阀阀芯右移;数值为负,换向阀阀芯左移。另一路经函数f(x)与节流阀连接。函数 f(x)的作用是给控制信号取绝对值,用于控制节流阀开口量,控制回油流量大小。


  FR80E 的主泵采用力士乐 A10VO71,其最大排量为 71L/rev,发动机的额定转速为2200rev/min,故系统最大输出流量为 156.2L/min,以此设置主泵仿真模型参数;回转马达为力士乐 A10VT45,减速机采用传动比为 130 的 GFT9T2-2097,以此设置回转马达仿真模型参数;以此设置动臂、斗杆、铲斗油缸仿真模型参数。
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