摘要：履带起重机是一种广泛运用于港口、水电、铁路及石油化工等大型工程项目中的移动式起重机械，当前，履带式起重机产品正在向大吨位的方向快速进展。由于大型履带起重机产品均为全液压型起重机，由此液压系统性能的好坏直接影响着履带起重机的整机性能。然而，大型履带起重机的液压系统及元件主要依赖于国外进口，核心技术仍需以国外引进，极大地制约了履带起重机行业的进展。由此，针对履带起重机开展液压系统的动态特性探讨具有重要的论述作用和运用价值。近年来，随着集成传感技术以及电液比例制约技术的不断进展、改善，液压系统已能够被成熟地运用在大型履带式起重机产品中。借助于以集成电路及微处理器为核心的集成电子制约技术，履带起重机产品已实现了多液压系统的集成制约，操作者通过制约手柄可对行走驱动、起升、回转乃至变幅系统等进行集成制约。为满足大吨位履带起重机产品追求高自动化程度、可实现精细化操作的进展需求，履带起重机产品对液压系统的动态特性提出了更高的要求，设计者必须使液压系统在响应速度、微动性、制约性能以及稳定性等方面均有着更出色的体现才能够满足产品市场的进展需求。目前，国内的履带起重机研发机构对液压系统动态特性的探讨远远落后于欧美国家。大部分企业在产品的开发历程中仍采取经验类比的策略，对液压系统动态特性探讨工作的缺失，使其产品在稳定性、微动性、可控性等方面均与国外先进产品间有着显著差距。本论文结合校企合作“移动式起重机产品整机液压制约回路测试评估系统开发”项目，利用AMESim（Advanced Modepng Environment for Simulations ofengineering systems）软件平台开发出了履带起重机起升系统、行走驱动系统、回转系统等系统的HCD（Hydraupc Component Design）仿真模型，并基于HCD仿真模型对大吨位履带起重机中的典型液压系统的动态特性展开探讨。本论文探讨所得相关结论，可为国内大吨位履带起重机液压系统的设计工作提供论述指导依据，同时也可缩短我国在起重机液压系统探讨领域与国外先进技术水平间的差距。本论文针对大吨位履带起重机液压系统主要进行了以下探讨工作：1．详细浅析国内外大型履带式起重机的进展近况；对大型履带式起重机起升、行走驱动以及回转液压系统分别进行了介绍；阐述目前液压系统仿真的国内外进展情况，确定利用的AMESim仿真软件；确定了本论文主要探讨内容。2．以某大型履带起重机起升系统为探讨对象，详细浅析该起升系统的组成及工作原理，分别建立了液控先导式平衡阀与恒压变量马达的数学模型，并基于数学模型浅析了影响系统性能的主要因素，浅析指出减小平衡阀入口处阻尼孔的直径以及主阀芯的开口面积，恒压变量马达最小排量的设定值、恒压设定值以及相关容腔体积等因素均会对起升液压系统性能产生的影响；利用AMESim仿真平台开发了起升液压系统的HCD仿真模型，借助软件模态浅析工具对系统在下落工况中易产生压力波动的理由进行了浅析，浅析指出平衡阀主阀芯面积梯度的变化易导致系统的稳定性变差，马达排量的突变以及恒压阀开启时所引起的流量突变等现象均易引起压力冲击现象；基于仿真平台，提出了改善起升液压系统稳定性的优化案例。3．介绍了某型履带起重机负荷传感行走液压系统的组成，并对其工作原理进行了浅析，推导出了负荷传感行走液压系统的传递函数，通过对传递函数的浅析，指出了负载敏感泵输出功率的主要影响因素；开发了负荷传感行走液压系统的HCD仿真模型，并进行了仿真探讨，指出负荷传感技术运用在行走液压系统中时易形成由于功率匹配不佳而引起的发动机熄火现象；基于仿真平台提出了转变负载敏感阀弹簧预紧力、在两个行走多路阀的负载反馈口间串联适当的阻尼、限制多路阀主阀芯位移等三种优化案例，并分别对负荷传感系统在运用以上优化案例后的功率自动调节特性进行了浅析。4．介绍了某型履带起重机回转液压系统的组成及其工作原理，并建立了其主要组成元件的数学模型；开发了开式回转液压系统的HCD仿真模型，重点探讨了回转换向阀阀口形式、回转缓冲阀阀口形式、回转缓冲阀弹簧刚度以及溢流阀开启压力等因素对回转液压系统性能的影响。仿真浅析表明：回转换向阀采取在初始阶段变化梯度较大的开口形式对削弱回转系统作业时的压力冲击以及改善调速性能均是有利的；在初始阶段具有较小变化梯度的缓冲阀开口形式对降低系统压力冲击是有利的；选择适当的缓冲阀弹簧刚度可以减缓系统启动和换向时的压力冲击，并能够缩短制动时间。5．设计了某大型履带式起重机起升、行走驱动以及回转液压系统性能测试的实验案例，浅析了关键液压元件的相关结构参数对系统性能的影响；验证了相关仿真浅析结论的正确性以及所提出的系统性能优化案例的可行性。关键词：履带起重机论文起升液压系统论文行走驱动论文回转液压系统论文动态特性论文AMESim论文
摘要5-8
Abstract8-15
第1章 绪论15-31
1.1 引言15-16
1.2 履带式起重机国内外近况16-18
1.2.1 国外近况16-17
1.2.2 国内近况17-18
1.3 履带式起重机液压系统概述18-27
1.3.1 起升液压系统18-20
1.3.2 行走液压系统20-24
1.3.3 回转液压系统24-27
1.4 计算机仿真技术在液压系统中的运用27-29
1.4.1 液压系统仿真浅析的建模策略27-28
1.4.2 液压系统仿真软件的运用28-29
1.5 本论文主要探讨内容29-31
第2章 液压起升系统动态特性探讨31-65
2.1 大吨位履带式起重机起升系统概述31-36
2.1.1 泵控开式液压起升系统原理31-33
2.1.2 起升系统关键液压元件浅析33-36
1. 恒压变量马达33-35
2. 先导液控式平衡阀35-36
2.2 关键元件数学模型建立36-49
2.2.1 恒压变量马达数学模型36-41
2.2.2 平衡阀动态特性浅析41-49
2.3 基于 AMESim 平台的起升系统模型49-55
2.3.1 起升液压系统 HCD 模型的开发49-53
2.3.2 额定工况下的动态仿真53-55
2.4 液压起升系统动态特性影响因素的浅析55-64
2.4.1 平衡阀参数与系统动态特性间的联系55-60
2.4.2 变量马达参数对系统动态特性的影响60-62
2.4.3 起升液压系统动态特性的优化62-64
2.5 本章小结64-65
第3章 液压行走驱动系统及节能技术浅析65-91
3.1 履带起重机行走机构及液压原理65-72
3.1.1 行走机构概述65
3.1.2 负载反馈液压系统原理65-67
3.1.3 数学模型建立67-72
3.2 基于 AMESim 的系统仿真模型的建立72-82
3.2.1 多路阀模型72-74
3.2.2 负载敏感泵模型74-78
3.2.3 负载反馈行走液压系统模型78-79
3.2.4 负载反馈行走液压系统模型仿真79-82
3.3 负载反馈系统的动态特性探讨82-90
3.3.1 转变负载敏感阀弹簧预紧力83-84
3.3.2 转变 LS 阀负载反馈特性84-87
3.3.3 限制多路阀行走主阀阀芯位移87-90
3.4 本章小结90-91
第4章 液压回转系统动态特性探讨91-115
4.1 回转液压系统工作原理浅析91-93
4.2 回转系统主要液压元件数学模型的建立93-99
4.2.1 阀控液压马达环节数学模型的建立93-97
4.2.2 阀控液压马达动态特性的探讨97-99
4.3 回转液压系统动态特性的仿真与浅析99-114
4.3.1 回转液压系统动态模型的建立99-105
4.3.2 典型工况下的仿真与实验浅析105-108
4.3.3 回转液压系统动态特性的探讨108-114
4.4 本章小结114-115
第5章 履带式起重机液压系统性能实验115-143
5.1 履带式起重机液压系统实验系统组成与设计115-119
5.1.1 起升液压系统实验设计116-117
5.1.2 行走液压系统实验设计117-119
5.2 起升液压系统动态特性实验探讨119-129
5.2.1 平衡阀的动态性能实验120-124
5.2.2 恒压变量马达的动态性能实验124-128
5.2.3 优化后的系统性能测试128-129
5.3 行走液压系统动态特性实验探讨129-141
5.3.1 系统初始状态测试129-133
5.3.2 转变 LS 阀弹簧预紧力的系统动态性能实验133-138
5.3.3 串联阻尼后的系统动态性能实验138-141
5.4 本章小结141-143
第6章 总结与展望143-145
6.1 全文工作总结143-144
6.1.1 本论文开展的主要工作143-144
6.1.2 主要革新点144
6.2 今后工作展望144-145
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