针对液压挖掘机回转功率切除系统仿真分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com液压挖掘机回转功率切除系统仿真分析邢树鑫，李文新(广西柳工机械股份有限公司)摘要：分析挖掘机液压系统中较为先进的回转功率切除技术，并在AMESim软件平台上建立液压挖掘机回转系统模型，通过对模型相应参数的设置，实现机电液一体化系统的运动仿真。对比分析显示回转功率切除系统可有效提高整机在回转启动过程中的能量利用率。关键词：液压挖掘机；回转系统；功率切除；AMESim挖掘机回转动作频繁，所耗能量是整机能耗的动过程中需要的液压油流量小于主泵输出的液压重要组成部分Ⅲ，而且回转马达启动时，由于液压

2、泵油量，液压马达中左侧溢流阀打开，溢流部分液压输出的流量大于马达所需流量而产生溢流损失，这油回油箱，造成相应的能量损失。同时，通过溢流阀部分能量最后几乎全部转变成热能，使系统液压油的液压油产生大量热量，增加了散热系统的负担。温度升高，引起附加能量的消耗。目前，已有针对回采用回转功率切除系统后，回转动作时，控制转系统节能的相关研究[2-31，但上述研究大多不适合器一方面接收先导压力信号以判断挖掘机的动作在实际挖掘机上应用。近几年发展起来的回转功率情况，另一方面接收回转油路压力信号来综合判切除技术，较好地解决了上述问题，使整机

3、能量利断是否启动回转功率切除功能。即挖掘机进行单用率大幅提高。独回转动作且回转油路压力高于设定值时，控制器通过控制电磁阀将相应压力油引入主泵排量控1回转功率切除技术原理制液压缸，从而减小主泵的排量，以达到节能的目如图1所示，在原回转系统中，回转马达顺时的。当回转油路压力低于某一设定值时，通过控制针启动时，从主泵来的液压油驱动回转马达转动，器逐渐增大主泵排量以满足回转马达高速时对于另一方面，由于启动瞬间压力较大，而回转马达启流量的需求。从以上介绍可知，回转功率切除系统是在挖掘机回转启动过程中，在全功率控制主泵排量的基础上进一

4、步减小主泵的排量，以达到节能目的。回转功率切除功能的实现应视具体工作情况而定，当在2回转动作的同时，伴有动臂提升、斗杆收放、铲斗挖卸等动作时，应终止回转功率切除功能以保证挖掘机动作顺畅、连贯。2仿真建模本文采用法国INMAGINE公司AMESim软件[41(a)原回转系统(b)回转功率切除系统进行仿真分析。AMESim是基于图形化的仿真软件，1．溢流阀2．压力传感器3．控制器4．电磁阀带有多种工程软件包，其中液压仿真软件包包含了图1回转功率切除原理图作者简介：邢树鑫(1982一)，男，黑龙江海林人，工程师，硕士，研究方向：

5、机械设计及理论。一17—学兔兔www.xuetutu.com大量的常用液压元件、液压源和液压管路等。控制首先，在AMESim的草图模式(Sketchmode)下软件包包括多种信号源和运算法则，非常适合液压按图1(b)所示原理图建立仿真模型。该系统主要由及其控制系统的建模仿真和动态分析。回转马达、三位六通换向阀、变量泵以及相应控制2．1回转系统建模信号等构成。回转系统AMESim模型如图2所示。图2回转系统AMESim模型由于本文主要针对挖掘机单独回转动作进行分析，建立过程中仅采用单泵向系统提供液压油。因此，建模时忽略了先导

6、系统判断部分，仅对三位在AMESim软件平台中，利用液压元件库和控六通阀进行开关信号模拟。制信号库建立泵控系统的模型。利用压力传感器检系统采用中位开式三位六通阀模拟挖掘机主测泵出口处的压力，通过主泵相应参数建立起主泵阀，当主阀位于中位时主泵泵出的液压油经主阀、压力信号P与主泵输出流量Q之间的p-Q曲线，如节流孔流回液压油箱。将节流孔前的压力信号引人图3所示，可以得到主泵在任意反馈压力下的输出主泵控制单元以模拟主泵负流量控制功能。将主泵流量。出口压力信号引入主泵控制单元以模拟主泵全功率控制功能。当挖掘机进行回转动作时，回转马

7、达某一腔压力升高，梭阀、压力传感器将回转马达该腔压力信号引入挖掘机主控制器。主控制器综合判断当前挖掘机工况后决定是否启动回转功率切除功能，如启动回转功率切除功能则向主泵控制单元发出相应控制信号。2．2泵控系统建模挖掘机所使用的主泵为双泵串联结构，全功率、负流量控制方式。挖掘机进行单独回转动作时，图3主泵p—Q曲线仅有前泵向回转马达输出液压油。因此，本文模型一18一学兔兔www.xuetutu.com2．3相关参数设置3仿真分析2l1一般，在挖掘机工作过程中，操作手为追求较∞卯∞卯O高的工作效率，回转过程中会瞬间将先导手柄扳

8、至系统模型搭建完成后，在AMESim的子模型模最大位置以便挖掘机较快转到指定位置。因此，本式(submodelmode)中根据实际需要为每个元件选文将主阀开启时间设为较小值。择一个数学模型即子模型，在这里，为简便起见，回转装置转动惯量的计算：转动惯量与工作均选择最简子模型，对挖掘机回转过程进行模拟。装置