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1、 硕 士 学 位 论 文 二二 0 0 一二年十一月一二年十一月 作者姓名 关丽喆 指导教师 张建卓 教授 学科专业 机械设计及理论 挖掘机合成式先导压力 正流量节能控制系统研究 Research on Positive Energy-saving Control System with Synthetic Pilot Pressure of Excavator 学位论文书脊样式： 挖 掘 机 合 成 式 先 导 压 力 正 流 量 节 能 控 制 系 统 研 究 关丽喆 辽 宁 工工 程程 技技 术术 大大 学学 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本学位论文作者及指导教师完全了解
2、辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学有关保留、使用学位论文的规定，同意辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 学位论文作者签名：_ 导师签名：_ 年 月 日 年 月 日 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 作者姓名作者姓名 关丽喆 指导教师指导教师 张建卓 教授 申请学位申请学位 工学硕士 学科专业学科专业 机械设计及理论 研究方向研究方向 工矿装备运行理论与设计 分类号 TH137
3、学校代码 10147 UDC 621 密 级 公开 辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 挖掘机合成式先导压力挖掘机合成式先导压力 正流量节能控制系统研究正流量节能控制系统研究 Research on Positive Energy-saving Control System with Synthetic Pilot Pressure of Excavator 致致 谢谢 本论文是在张建卓导师的悉心指导下完成的，论文题目的选定、开题、直至完成整个过程中都凝结着导师的心血。导师渊博的学识、精益求精的学术作风、严谨的治学态度和高度的责任心都给我留下了深刻的印象，并将成为我终身受益的宝贵财富。本人在攻读
4、硕士学位期间，不但在学习和研究中得到了导师的指导和教诲，而且在生活方面也得到了导师无微不至的关怀。在论文即将完成之际，谨向导师致以最崇高的敬意和最衷心的感谢! 两年多的学习生活即将结束， 真诚的感谢学校和导师为我提供的良好学习环境。 同时，感谢同实验室的师兄师姐师弟师妹们，你们在学习和生活中给予我的关心和帮助使我终生难忘，也使我的研究生生活充满快乐。 特别感谢李康康师兄在研究生阶段对本人帮助。 感谢机械工程工程学院与研究生学院对我的教育与培养。 感谢各位专家在百忙之中评审我的论文。 感谢所有关心、支持和帮助我的人。 - I - 摘摘 要要 液压挖掘机是一种用途非常广泛的工程机械，由于全球的能源
5、危机以及对排放标准要求的提高，液压挖掘机的节能研究已经是一个非常迫切并具有发展前景的课题。 挖掘机正流量控制系统通过先导操纵手柄控制先导油压，再由先导油压同时控制多路阀的开度和液压泵的变量机构，实现分别调节执行机构的流量和变量泵排量。正流量控制克服了挖掘机负流量控制系统中间环节多、响应时间长和系统流量匹配精度低的问题。但传统的正流量控制是通过梭阀比较出控制不同执行机构的先导控制油压中的最高油压，以控制变量泵排量，而不能根据各个执行机构的先导控制油压综合精确控制变量泵排量，造成系统功率利用率低，能量损失大，并且使用一系列梭阀使系统结构复杂。 为进一步简化系统，并提高挖掘机液压系统的流量匹配精度，
6、本文提出一种控制变量泵排量的新方案合成式先导压力正流量节能控制系统，用五个受先导压力作用的控制油缸活塞杆并联实现对变量泵排量的控制，该变量控制机构可根据动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、行走马达和回转马达所需流量综合精确控制变量泵排量，提高挖掘机液压系统的流量匹配精度，而系统不再需要通过梭阀比较先导控制油压，使系统结构简单。 在分析比较了传统正流量控制系统与本文提出的合成式先导压力正流量节能控制系统的液压系统原理后，建立了传统正流量控制系统与合成式先导压力正流量节能控制系统的数学模型，并绘制了两者的控制系统方框图，同时在 AMESim 环境中建立了两者的工作装置模型，设置了模型中的主要参数，并同传
7、统的正流量控制系统进行对比。 仿真结果表明，各执行机构实际所需流量之和与传统正流量控制系统中的变量泵供给流量之比为 75%；各执行机构实际所需流量之和与合成式先导压力正流量控制系统中的变量泵供给流量之比为 95%。合成式先导压力正流量控制系统比传统正流量控制系统流量匹配精度和功率利用率更高，能量损失更小。 关键词：挖掘机；正流量控制；合成式先导压力；流量匹配；AMESim - II - AbstractAbstract Hydraulic excavator is a kind of widely used construction equipment. In days of energy c
8、risis and environment-friendly, energy saving of excavator is urgent and of higher development potential project. Positive flow control system of excavator controls the pilot pressure with pilot control handle, then the pilot pressure controls multi-way valves opening and the hydraulic pump variable
9、 mechanism at the same time, it can achieve the purpose of regulating the flow of the working devices and the displacement of the pump separately. Positive flow control can overcome the problems of the negative flow control system such as more intermediate links, longer response time and lower syste
10、m flow match accuracy. In order to control the displacement of the pump, the traditional positive flow control system selects the highest pressure from the pilot pressure which controls different actuators by shuttle valves. But it cant synthetically and accurately control the displacement of the pu
11、mp according to the pilot pressure of each actuator, this results the system lower power efficiency and higher energy loss. In addition, using a series of shuttle value will lead to an intricate system. In order to solve the problem, this paper puts forward a new structure, positive flow control sys
12、tem with synthetic pilot pressure, which controls the displacement of the pump by five parallel connected control cylinders that were controlled by five pilot pressures. Instead of comparing the pilot pressure by shuttle valves, the new variable control mechanism can synthetically control the displa
13、cement of the pump according to the flows which were needed by bucket cylinder, arm cylinder, boom cylinder, travel motor and rotary motor. The hydraulic model based on AMESim was established. The dynamic simulation of this new type model was done, and was compared with conventional positive control
14、 system. The results of the simulation show that the precision of the matched flow and the power efficiency is higher in the positive control system with synthetic pilot pressure than in the conventional positive control system. Key Words： Excavator； Positive Control； Synthetic Pilot Pressure ； Matched Flow；AMESim - III - 目目 录录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 液压挖掘机的研究目的及意义 . 1 1.2 挖掘机发展历程 . 2 1.3 国内外研究现状及发展趋势 .
