论文部分内容阅读
液压系统是装载机重要的组成部分之一,其工作性能好坏直接影响装载机的整机性能。对液压系统进行动态特性分析、节能改进、热平衡计算等均需知道系统内液压油流量、压力等参数。由于装载机的作业方式多样,每种作业方式包含多种动作,相应的液压系统流量、压力数值均存在较大差异。如需掌握系统特性参数的变化规律,以往只能在物理样机上通过试验的方法进行。如果在产品开发阶段就能完全掌握液压系统工作特性,这将大大缩短产品开发周期、降低成本。未来车辆的排放标准将越来越严格,传统工程机械面临严峻挑战。如何在保证可靠性的基础上减少排放,提高系统效率,是目前研究人员最为关心的问题之一。装载机液压系统工作油温应该在35-85℃之间,但国产装载机存在液压系统夏天过热以及冬天过冷的问题,严重影响产品的可靠性。国外装载机由于有成熟的解决方案,问题较少;国产50型装载机缺少相关核心技术,问题较多。液压系统热平衡问题表象为温度,人们想尽办法将温度控制在合理的范围内,控制温度最直接的方法就是提高散热效率。人们采取加大散热器面积、提高风扇转速或者加大风扇直径等手段,但是往往忽略了如何从减少热量产生的根源入手。液压系统节能的目的就是使能量得到充分利用,热能耗损尽量减少。在装载机工作过程中液压系统产生的热量大多来自于系统功率损失,从能量守恒的观点来看,减少功率损失,提高系统效率既可以有效的降低油温,同时也可以降低液压系统能耗。本文以50型装载机为研究对象,基于装载机典型作业工况,以减低液压系统功率损失、提高液压系统工作效率、控制液压系统油温在合理工作范围内为目的开展一系列相关研究。首先建立了装载机液压系统AMESim仿真模型和RC网络传热模型,并通过试验来验证模型的有效性。基于仿真模型对装载机液压系统动态特性和热平衡进行仿真研究,计算分析装载机液压系统在I形铲装试验工况中的功率损失;对装载机不同转向液压系统配置,不同作业工况分别进行热平衡仿真研究,并对相应转向液压系统配置和作业工况进行评价。基于AMESim仿真软件建立装载机工作装置液压系统的仿真模型在AMESim软件中建立装载机工作装置及其液压系统仿真模型,建立多路阀、优先阀和优先卸荷阀HCD模型。根据装载机工作装置典型动作进行机液耦合仿真,经试验验证模型可以较好得反映液压系统动态特性。对I形铲装作业中装载机双泵合流液压系统性能进行仿真分析,对比分析液压系统加装优先卸荷阀前后的系统效率,证明优先卸荷阀具有一定节能作用。在装载机I形铲装试验工况中,对装载机液压系统进行输出功率和功率损失计算,计算结果证明卸载动作结束后的液压系统高压溢流和动臂下降过程中动臂势能转化为热能是液压系统能量利用率较低的主要原因。建立装载机液压系统RC网络传热模型首先提出了装载机液压系统的模块化热平衡RC网络传热仿真模型。将装载机液压系统分为18个流动节点和5个表面传热节点,并对装载机I形铲装循环和高速行驶两种试验工况进行热平衡仿真分析。经仿真结果与试验对比分析,证明传热模型的有效性。结果表明装载机I型铲装循环试验工况中铲斗卸载结束后到动臂下降动作开始之前的短暂时间内,液压系统处于高压溢流状态,液压油温迅速升高。所建模型可用来进行液压系统热平衡计算分析,对液压系统的设计和改进具有指导作用应用传热模型对装载机不同转向液压系统配置和不同作业方式分别进行热平衡分析应用装载机液压系统热平衡RC网络传热模型对装载机典型I形作业方式、v形作业方式、L形作业方式和T形作业方式热平衡温度进行了仿真计算。计算结果表明:I形铲装工况并不是装载机液压系统热负荷最大工况;配置同轴流量放大转向液压系统的装载机在T形作业工况中,液压系统热平衡温度最高;配置全液压流量放大转向液压系统的装载机在V形作业工况中,液压系统热平衡温度最高;相比同轴流量放大转向液压系统,全液压流量放大转向液压系统在装载机单独转向动作中减少功率损失58.8%,复合动作中减少功率损失15.3%。典型工况中装载机液压系统动态特性和热平衡试验研制装载机液压系统多通道测量系统。在装载机典型工况和动作试验中,利用FLUKE多通道数据采集器,实时同步检测液压系统压力、流量和温度变化,并测量液压油散热器液压油流量、温度和冷却空气的风速和风温。对不同配置装载机液压系统的过热问题提出相应改进方案就装载机液压系统过热问题,对不同配置装载机液压系统,本文提出三种改进方案分别为:1、液压系统增加优先卸荷阀;2、改变液压油散热器在回油管路布置方式;3、改变装载机转向液压系统回油管路布置结构。基于装载机液压系统热平衡RC网络仿真模型,对上述方案进行计算分析。计算和试验结果证明方案的可行性。