起重機(jī)變幅系統(tǒng)先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥特性研究.pdf

1、起重機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于道路、建筑、礦山和港口等施工現(xiàn)場(chǎng)的工程機(jī)械。尤其是汽車起重機(jī)，其作業(yè)效率高、機(jī)動(dòng)性好，是工程建設(shè)中不可缺少的裝備。近年來，隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加速，市場(chǎng)上對(duì)汽車起重機(jī)與其他工程機(jī)械出現(xiàn)巨大的需求，并促使其得到了前所未有的發(fā)展。液壓系統(tǒng)是汽車起重機(jī)中最重要的組成部分之一，其設(shè)計(jì)的正確性和合理性對(duì)整車性能有著很大的影響。然而，由于目前國(guó)內(nèi)液壓元件的性能較差，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的汽車起重機(jī)中的主要液壓元件仍有很大一部分依靠進(jìn)口，

2、尤其是中大噸位起重機(jī)中的液壓元件幾乎被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷，并經(jīng)常受到外國(guó)的限制和打壓。因此，為了提高汽車起重機(jī)整體性能和競(jìng)爭(zhēng)力，大力發(fā)展液壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵液壓元件的國(guó)產(chǎn)化和改善其性能勢(shì)在必行。
　　本論文以適用于汽車起重機(jī)變幅系統(tǒng)的先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥為研究對(duì)象，采用理論分析、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)其控制特性、開啟壓力、微動(dòng)特性、過補(bǔ)償特性、單向?qū)ㄌ匦?、?dòng)態(tài)階躍響應(yīng)特性和抑制負(fù)載干擾特性等進(jìn)行了深入的研究。然后，對(duì)汽車起重機(jī)

3、變幅系統(tǒng)的負(fù)載特性也進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，得到了負(fù)載波動(dòng)規(guī)律和平衡閥動(dòng)靜態(tài)特性對(duì)變幅系統(tǒng)性能的影響。最后，基于對(duì)先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥的特性分析和汽車起重機(jī)變幅系統(tǒng)對(duì)變幅平衡閥性能指標(biāo)的要求，提出了一種新型的先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)其關(guān)鍵閥口進(jìn)行了設(shè)計(jì)與參數(shù)匹配，使其具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，并且加工工藝和裝配工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。本文研究成果對(duì)先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥的進(jìn)一步研究具有較大的理論價(jià)值和顯著的工程意義。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容分為7章

4、，現(xiàn)分述如下:
　　第一章，概述了汽車起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì);總結(jié)了典型的液壓平衡回路;闡述了液壓平衡閥的國(guó)內(nèi)外發(fā)展與研究現(xiàn)狀，指出了實(shí)現(xiàn)高性能液壓平衡閥國(guó)產(chǎn)化的迫切需求和開展本課題研究的重要意義;同時(shí)概括了課題的主要研究?jī)?nèi)容和課題難點(diǎn)。
　　第二章，介紹了先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，包括主閥和先導(dǎo)端蓋兩部分，并通過建立各環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其內(nèi)部特性進(jìn)行了深入的分析，得到了影響其動(dòng)靜態(tài)性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　

5、　第三章，以Bucher公司生產(chǎn)的CINDY系列先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥為例，根據(jù)其實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立了其先導(dǎo)閥芯和主閥芯的三維模型。然后，分別利用截面法和流場(chǎng)仿真法計(jì)算了其先導(dǎo)閥口、楔形槽和主閥口等關(guān)鍵閥口的通流面積，并導(dǎo)入先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥的AMESim仿真模型中，對(duì)其進(jìn)行變參數(shù)仿真，分析各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其動(dòng)靜態(tài)性能的影響。
　　第四章，根據(jù)先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥的特性，對(duì)其各性能測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。然后，基于各實(shí)驗(yàn)方

6、案，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓原理圖、電氣控制原理圖和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，并搭建平衡閥性能測(cè)試軟硬件平臺(tái)。最后，以Bucher公司生產(chǎn)的CINDY系列先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，既驗(yàn)證了前面對(duì)先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥建模仿真和特性分析的正確性，同時(shí)也驗(yàn)證了利用固態(tài)繼電器控制電磁換向閥快速切換產(chǎn)生階躍控制壓力和壓差法檢測(cè)動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)過程等實(shí)驗(yàn)方案的可行性。
　　第五章，建立了汽車起重機(jī)臂架的數(shù)學(xué)模型，對(duì)其變幅系統(tǒng)的負(fù)載特性進(jìn)行了分析。然后，利用AM

7、ESim仿真軟件對(duì)變幅系統(tǒng)進(jìn)行了整體建模，并研究了平衡閥的過補(bǔ)償特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間等對(duì)變幅系統(tǒng)操作性和平穩(wěn)性的影響。最后，在不同的工況下，對(duì)汽車起重機(jī)變幅系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)車實(shí)驗(yàn)，分析其負(fù)載變化特性和波動(dòng)規(guī)律，為平衡閥的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　第六章，針對(duì)現(xiàn)有嵌套式平衡閥的不足，提出了一種新型的先導(dǎo)隨動(dòng)式平衡閥的結(jié)構(gòu)方案，其先導(dǎo)閥芯與主閥芯采用分離式結(jié)構(gòu);根據(jù)其性能要求，分別對(duì)其先導(dǎo)三角槽、楔形槽和主閥口等關(guān)鍵閥口進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和參數(shù)匹