地下管道挖掘機液壓系統(tǒng)的設計與仿真.pdf

1、本課題研究的主要任務是為一種具有自行走功能、挖掘管道口徑為500mm的地下管道挖掘機設計液壓驅動系統(tǒng)。該設備的液壓驅動系統(tǒng)由兩部分組成，分別為刀盤液壓驅動系統(tǒng)和輔助工作機構液壓驅動系統(tǒng)。
　　在研究國內外非開挖工程及技術裝備和液驅動技術在工程裝備領域的發(fā)展現狀的基礎上，對刀盤液壓驅動系統(tǒng)和輔助工作機構的液壓驅動系統(tǒng)進行了設計與仿真，最后結合實際工況進行了刀盤轉速與進給量控制的仿真研究。
　　首先，通過對地下管道挖掘機的結構與

2、工作特點的分析，結合土力學相關理論建立刀盤負載的數學模型；然后以負載數學模型為基礎，完成刀盤液壓系統(tǒng)的元器件選型、最優(yōu)工作參數（負載、壓力和流量等）的確定和液壓系統(tǒng)的設計等工作，期間分別完成了閥控調速、變量泵調速和泵變轉速調速刀盤液壓系統(tǒng)的設計，并使用AMESim軟件對這三個液壓系統(tǒng)進行了仿真分析；最后在三種液壓驅動系統(tǒng)設計、計算和仿真分析的基礎之上，建立刀盤液壓系統(tǒng)工作效率的數學模型，并再次使用AMESim軟件通過設置不同的刀盤工作參

3、數（負載、轉速等），模擬不同液壓系統(tǒng)在多種工況下的運行效率，以甄選出刀盤液壓驅動系統(tǒng)的最佳設計方案。仿真結果表明，泵變轉速調速刀盤液壓系統(tǒng)的運行效率最高，最適合作為刀盤的液壓驅動系統(tǒng)。
　　其次，通過對輔助工作機構結構特點、工作原理的分析，并結合相關的土力學理論，將輔助工作機構液壓系統(tǒng)分為三部分（進給機構液壓驅動系統(tǒng)、撐阻機構液壓驅動系統(tǒng)和排土機構液壓驅動系統(tǒng)），對這三部分分別進行負載計算、設計和仿真分析工作，最后再根據計算與仿真

4、結果進行集成，以求節(jié)約空間、降低能耗。
　　最后，在泵變轉速調速刀盤液壓驅動系統(tǒng)和進給機構液壓驅動系統(tǒng)研究的基礎之上，提出一種變負載下刀盤轉速與進給量的控制方案。該方案分為兩部分：第一部分為基于泄漏補償的泵變轉速調速刀盤液壓系統(tǒng)閉環(huán)控制方案，該方案通過控制液壓泵主軸轉速實現在變負載條件下的刀盤轉速控制；第二部分為基于開度補償的進給液壓系統(tǒng)流量控制方案，通過對電液比例流量閥開度的控制，實現在變負載條件下的進給量控制；最后將二者集成到