地下管道挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計與仿真.pdf

1、本課題研究的主要任務(wù)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(shè)計液壓驅(qū)動系統(tǒng)。該設(shè)備的液壓驅(qū)動系統(tǒng)由兩部分組成，分別為刀盤液壓驅(qū)動系統(tǒng)和輔助工作機構(gòu)液壓驅(qū)動系統(tǒng)。
　　在研究國內(nèi)外非開挖工程及技術(shù)裝備和液驅(qū)動技術(shù)在工程裝備領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對刀盤液壓驅(qū)動系統(tǒng)和輔助工作機構(gòu)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)進行了設(shè)計與仿真，最后結(jié)合實際工況進行了刀盤轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)與

2、工作特點的分析，結(jié)合土力學相關(guān)理論建立刀盤負載的數(shù)學模型；然后以負載數(shù)學模型為基礎(chǔ)，完成刀盤液壓系統(tǒng)的元器件選型、最優(yōu)工作參數(shù)（負載、壓力和流量等）的確定和液壓系統(tǒng)的設(shè)計等工作，期間分別完成了閥控調(diào)速、變量泵調(diào)速和泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速刀盤液壓系統(tǒng)的設(shè)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(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、計算和仿真分析的基礎(chǔ)之上，建立刀盤液壓系統(tǒng)工作效率的數(shù)學模型，并再次使用AMESim軟件通過設(shè)置不同的刀盤工作參

3、數(shù)（負載、轉(zhuǎn)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(qū)動系統(tǒng)的最佳設(shè)計方案。仿真結(jié)果表明，泵變轉(zhuǎn)速調(diào)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(qū)動系統(tǒng)。
　　其次，通過對輔助工作機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點、工作原理的分析，并結(jié)合相關(guān)的土力學理論，將輔助工作機構(gòu)液壓系統(tǒng)分為三部分（進給機構(gòu)液壓驅(qū)動系統(tǒng)、撐阻機構(gòu)液壓驅(qū)動系統(tǒng)和排土機構(gòu)液壓驅(qū)動系統(tǒng)），對這三部分分別進行負載計算、設(shè)計和仿真分析工作，最后再根據(jù)計算與仿真

4、結(jié)果進行集成，以求節(jié)約空間、降低能耗。
　　最后，在泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速刀盤液壓驅(qū)動系統(tǒng)和進給機構(gòu)液壓驅(qū)動系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)之上，提出一種變負載下刀盤轉(zhuǎn)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?shù)谋米冝D(zhuǎn)速調(diào)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(zhuǎn)速實現(xiàn)在變負載條件下的刀盤轉(zhuǎn)速控制；第二部分為基于開度補償?shù)倪M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(xiàn)在變負載條件下的進給量控制；最后將二者集成到