船用起重机开闭式液压系统的仿真分析比较.pdf

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1、第4J4卷第1期船海工程V01．44No．12015年2月SHIP&0CEANENGINEERINGFeb．2O15DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2015．O1．028船用起重机开闭式液压系统的仿真分析比较任建辉，汤波，姬红斌。王进峰(武汉船用机械有限责任公司，武汉430084)摘要：为比较船用起重机开、闭式液压系统的性能差异，以30t／28m船用起重机为研究对象，应用AMESim仿真平台分别建立开、闭式液压系统中起升回路的仿真模型，对其在最大工作幅度28m、起吊额定载荷30t工况进行仿真分析，结果表明，闭式液压系统能够回收

2、电动机反馈制动产生的电能，系统效率和起吊重物时的压力冲击高于开式液压系统，两者对机械结构的冲击基本一致。关键词：船用起重机；AMESim；开式系统；闭式系统；仿真中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1671—7953(2015)01-0107-05按照调速方式的不同，船用起重机液压系统有开式和闭式两种形式。开式液压系统一般采用负载敏感控制，通过变量泵和负载敏感阀，使泵的输出功率与负载相适应，从而达到节能的目的；闭式液压系统一般采用变量泵直接控制液压马达，节流损失小、效率高，但结构复杂、成本较高。目前，相关文献主要集中在对闭式液压系统的实际故障

3、进行处理和开、闭式液压系统工作原理的分析比较及节能探讨。由于船用起重机123液压系统往往需要根据实际情况选用开式或闭式1．机械结构模型；2一起升回路模型；3．补油回路模型系统，因此，对两者性能进行分析。图1闭式起升回路的仿真模型1闭式起升回路的仿真分析液压泵则工作在马达工况，并拖动异步电动机加速旋转，当转速超过其同步转速时，电动机处于反起升回路是用来实现货物升降的回路，是起馈制动状态，输出转矩与转动方向相反，从而实现重机中最基本最重要的回路，其工作性能的优劣对重物下放速度的控制。将直接影响起重机的技术性能。1．2仿真参数设置1．1仿真模型的建立在仿真模

4、型中，为模拟船用起重机在最大工作船用起重机闭式液压系统中起升回路在仿真幅度28m时，使用吊钩起升和下放30t重物的整平台AMESim中的模型见图1。个过程，需要在不同时刻输入相应的控制信号。整其工作原理为：在起升重物的过程中，异步电个仿真过程时间为60S，控制信号时序表见表1。动机驱动变量泵，变量泵输出的高压油直接进入表1闭式起升回路控制信号时序表液压马达，通过行星齿轮减速机驱动卷扬机工作；仿真时刻t／s控制信号对应动作在下放重物的过程中，液压马达工作在泵工况，而仿真开始，补油泵开启，为系统充油变量泵开启，驱动液压马达起升重物收稿日期：2014—08—

5、01变量泵排量降为零，马达减速制动修回日期：2014—08—22机械制动器抱闸，起升卷筒制动资助项目：国家发改委项目机械制动器松闸，变量泵换向变量，驱第一作者简介：任建辉(1980一)，男，学士，工程师动液压马达下放重物研究方向：船用超重机液压系统开发设计变量泵排量再次降为零，马达减速制动E-mail：whcj@wmmp．com．cn仿真结束1072015~任建辉等：船用起重机开闭式液压系统的仿真分析比较船海工程，第1期第44卷1．3仿真结果分析在起升和下放重物的过程中，起升回路一侧始终为高压，另一侧始终为低压，且低压侧压力与补油压力相等，高压侧压力取

6、决于负载。起升回路高压侧压力随时间变化见图2。图4起升滑轮组弹性力变化曲线2=1√／l式中：c——操作系数，取c=0．5；——额定起升速度，取=0．333m／s；图2起升回路高压侧压力变化6——结构质量影响系数，取6=1．038；由图2可见，补油泵开启后压力迅速上升至g——重力加速度，取g=9．81m／s；2．5MPa。当起升变量泵以最大排量突然开启A——在额定起升载荷作用下下滑轮组对时，瞬时最大压力达40MPa，在安全阀(设定压力上滑轮组的位移量，取A。=0．102m；为38MPa)的作用下迅速衰减至20MPa左右。——在额定起升载荷作用下重物悬挂处

7、在起升和下放重物过程中，主电动机的转动的结构静变位值，取Yo=0．112m。方向不变，通过泵的变量来改变重物的运动速度计算得出=1．11。大小和方向。主电动机输出转矩随时间的变化见仿真结果与理论计算结果相近，进一步验证图3了模型的正确性及方法的可行性。重物位移随时间变化的曲线见图5。图3主电动机输出转矩变化曲线图5重物位移曲线由图3可见，在起升重物的过程中，主电动机由图5可见，变量泵开启1．5S后重物开始输出的转矩与转动方向相同，在变量泵启动瞬间，上行，在￡=4．5～26s上行高度为6．8m(包括减最大值达1440N·rfl，随后绕平均值620N·rl

8、l速制动过程)，随后悬停在空中；在30～52s内振动；而在下放重物的过程中，电动机输出的转矩下