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挖掘機液壓系統(tǒng)設計與仿真,1,設計的主要內(nèi)容,1.了解液壓挖掘機的結構 發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等組成 2.挖掘機液壓系統(tǒng)設計要求 液壓挖掘機一個實現(xiàn)各個運動所要求的液壓控制系統(tǒng)。 3.挖掘機液壓系統(tǒng)模型建立與仿真 采用sim軟件建立液壓挖掘機的液壓模型并驗證設計的正確性。,挖掘機工作原理,液壓系統(tǒng)驅動,人為操控； 行走，回轉，大臂，斗桿，鏟斗聯(lián)合運動實現(xiàn)了挖掘機的功能。,2,挖掘機工況分析,挖掘過程主要以鏟斗缸或斗桿缸分別單獨動作來實現(xiàn)，或兩者復合動作，有時還需要配以動臂液壓缸的動作。,3,液壓系統(tǒng)方案的設計,4,鏟斗油缸作用力的分析,反鏟裝置載作業(yè)過程中，當以轉斗挖掘為主時，其最大挖掘力為鏟斗油缸設計的依據(jù)。 鏟斗油缸作用力為：,5,斗桿油缸作用力確定,挖掘機以鏟斗挖掘時，最大挖掘力由斗桿油缸提供。斗桿油缸最大作用力的計算位置為動臂下方到最低位置，斗桿油缸作用力對斗桿與動臂鉸點有最大力臂。,6,動臂油缸作用力分析,動臂油缸作用力，即最大提升力，以能提升鏟斗內(nèi)裝滿土壤的工作裝置至最大卸載距離位置進行卸載來確定。,7,馬達排量的確定,8,SimulationX的簡介,SimulationX 是一款分析評價技術系統(tǒng)內(nèi)各部件相互作用的權威軟件，是多學科領域建模、仿真和分析的通用CAE工具，并具有強大標準元件庫，這些元件庫包括：1D力學 、3D多體系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、液力學、氣動力學、熱力學、電子學、電驅動、磁學和控制。另外，SimulationX還具有強大的后處理系統(tǒng)。 SimulationX的基礎功能模塊是工程系統(tǒng)設計、建模和分析應用的基礎,9,首先打開Simulationx的工作界面，根據(jù)之前所設計的挖掘機液壓原理圖，明確我們所需要的液壓元器件，在這個工作界面的最左邊的元器件庫找到我們所需的液壓，機械，電氣，傳熱，磁路元件庫，并從中找出所需的內(nèi)燃機、信號器、液壓泵、液壓缸、液壓馬達、三位四通換向閥等所需的元器件。并把他們拖入正中間的工作界面。那么就選取了這些液壓元器件。,元件的選取,10,挖掘機系統(tǒng)的模型建立,元件的參數(shù)設置,1.參數(shù)設置是仿真中比較關鍵的一步，我們可以在草圖的元器件上直接設置。所以，仔細的設置的每一項成為仿真能否成功的前提。 2.在參數(shù)設置中我們要把前面計算設計的各個液壓缸，液壓馬達，液壓泵等等的一系列的輸入仿真系統(tǒng)中進行仿真。,11,液壓泵的參數(shù)設置,雙擊工作界面上的液壓泵，進入液壓泵的參數(shù)設置界面，在這個參數(shù)設置中我們可以按照要求設置液壓泵的最大工作排量。以及A口B口的死區(qū)容積等等。然后打開仿真結果顯示設置。,12,換向閥的參數(shù)設置,13,液壓缸的參數(shù)設置,在液壓缸的參數(shù)設置中，需要設置液壓的行程，活塞直徑，以及桿的直徑，這些在之前的液壓缸的設計中已經(jīng)計算過，把計算出的數(shù)據(jù)，直接填入相應的位置。這里的死區(qū)容積我們采用默認值。,14,液壓泵仿真結果曲線,泵的轉速曲線：仿真開始后，隨著內(nèi)燃機活塞桿的運動，把動力傳送到液壓泵，液壓泵開始轉動，進過極短的時間達到最大，達到最大以后隨著液壓缸外加負載的影響，泵開始減速，最終在0.1秒時穩(wěn)定在3000轉。在3秒的時候，液壓缸停止工作，液壓馬達開始接入，泵的轉速隨之減小，最終穩(wěn)定在3000轉左右。6秒時內(nèi)燃機轉速的變化引起了泵轉速的變化。,15,鏟斗缸的仿真曲線,信號,鏟斗缸沿X軸的位移,16,斗桿缸的仿真曲線,信號圖,斗桿缸位移圖,17,動臂缸的仿真曲線,信號,動臂缸的位移,18,回轉馬達的仿真曲線,輸入信號,馬達的轉速曲線,19,液壓臂的局部仿真,挖掘臂的液壓仿真模型圖,挖掘機動臂機械結構,20,液壓缸仿真結果,仿真信號,液壓缸的A口的容積,21,總結,由上面給定的信號仿真出液壓缸A口的容積可以看出，他們的仿真結果是符合給定信號的，仿真是正確的。 通過這一系列的工作，我們就能模擬出挖掘臂的挖掘工作，采用了液壓動力驅動，用Simulationx結合了Solidworks，在Simulationx中實現(xiàn)了3D的鏟斗挖掘和斗桿挖掘運動。這對進一步設計挖掘機的其他部分提供了參考，在以后的挖掘機液壓系統(tǒng)的進一步的設計和改進中有了原型。以后進一步的設計可以參考這個思路和模型。,22,