云梯车工作装置液压回路性能分析     南澳云梯车出租, 南澳云梯车租赁, 云梯车出租     云梯车其液压系统大多为定量开式系统，工作过程溢流阀经常开启溢流，使得工装系统能耗较高，在提倡绿色节能的今天开始为学者所关注。目前对云梯车工装液压系统能耗研究多采用AMESim建模、通过仿真求解云梯车工装动作的所有压力损失及相应流量，二者乘积作为功率损耗。这类方法存在三方面的缺陷: 实际系统工装运行时液压负载时变导致压力时变未得到准确表现; 由于工装系统液压执行元件负载的时变性与工装动作密切相关，用信号模拟实际负载不便于准确反映完整的工装动作循环;考虑到执行元件的运动惯性，以执行元件的压力、流量之积作为有用功率与实际相比存在误差。针对以上问题，本研究借助V-Motion和AMESim建立云梯车工装机液一体化模型，在充分考虑工装机构对液压系统影响和多执行元件动作时变基础上研究工装动作循环过程中的回路特性。

        云梯车工装通过液压回路驱动动臂缸使铲斗随动臂升降、驱动转斗缸经摇臂实现铲斗翻转，完成工装收斗、举升、卸料、动臂下降动作。 某50型云梯车工装回路液压原理:阀3．1左位动臂缸伸出举升动臂，阀3．2左位转斗缸伸出收斗。  云梯车工装动作时需要液压系统提供驱动力，通过反转六杆机构实现工装动作，是典型的机液一体化系统。这里利用LMSVirtual．LabMotion完成六杆机构建模，利用LMSImagine．LabAMESim搭建了云梯车工装油路模型。最后通过高级接口将二者联合，形成云梯车工装机液一体化模型。

        2．工装反转六杆机构由动臂、连杆、摇臂、铲斗、动臂油缸和转斗油缸组成。因本研究重点研究工装回路，建模时将车架与大地固定。具体分为以下几步:(1)在CATIA环境下，据50型轮式云梯车实际尺寸建立其工装三维模型，并导入V-Motion软件;    (2)将已存在的各部分模型转化为构件;   (3)在各构件上添加约束，外力取额定载荷通过设置物料质量5000kg施加于铲斗，油缸上设置模拟驱动。由此得云梯车工装机构动力学模型。 1，在AMESim液压库中直接调用泵、换向阀、溢流阀、液压缸等单元来搭建液压模型，借助信号库模拟控制工装回路中执行元件的动作循环设置工装油路的信号。最终液压模型、信号模型组合得到完整的工装油路AMESim模型。  工装机液一体化模型将工装机构motion模型中的驱动失效，用AMES-im模型代替。通过控制输入输出变量节点、改选积分器以及添加libmotion文件、修改编译器等操作完成接口设置，并用vl．cosim作中间文件来联合AMESim和Motion。最后生成液压回路驱动工装机构的机液一体化模型。 本研究借助该机型样本提供的性能指标及试验所得最大掘起力来验证所搭建的机液一体化模型。对云梯车工装机液一体化模型采用液压与气动方式求解  。工装反六杆机构Motion中的液压驱动由AMESim提供，同时Motion也给AMESim反馈油缸的速度、位移信号，形成闭环耦合的实时数据交换。其工装油路主要参数。  主泵/转向泵排量100/80mL/r, 主安全阀调定压力17MPa, 过载阀调定压力19MPa, 动臂缸活塞直径/活塞杆直径/行程165/80/823mm, 转斗缸活塞直径/活塞杆直径/行程190/80/576mm,  该机样本显示铲斗最大收斗角44°、最大卸料角48°。在一体化模型中使动臂油缸处于完全回缩状态，驱动转斗油缸完全伸出，然后动臂油缸开始伸出直至最大行程后转斗缸开始回缩至极限位置。整个过程中模拟铲斗翻转、起升至最大高度、翻转铲斗完全卸载。图5是该过程中铲斗相对于动臂的转角变化曲线。其中0～2s收斗，最大收斗角43°;8．85～10．2s卸料，最大卸料角48°。 动臂与铲斗之间转角变化可见，所建模型反映出的最大收斗角、最大卸料角与样本数据吻合。 将AMESim模型中的动臂缸设置为完全回缩、调整转斗缸使铲斗水平;在Motion模型中将铲斗通过约束与大地固定。按照实际测试工况，设置安全阀压力17MPa、发动机转速2000r/min。运行一体化模型，得到主安全阀开启时铲斗掘起力161kN。现场实验测试，测得该机型最大掘起力为160kN。仿真结果与实验测试误差不足1%。溢流阀全开时对应掘起力由此可见，所搭建的该云梯车工装系统机液一体化模型具有很高的仿真精度。

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       3工装动作过程的能耗分析: 考虑到铲斗插入料堆时油缸闭锁，由整机牵引力提供插入力而与液压系统无关，因而本研究定义云梯车工装动作循环为铲斗额定载荷下收斗、动臂举升至极限、铲斗完全翻转卸料、收斗回平、动臂下降至运输位置。按照表1参数测算完成该动作循环约需16s。整机工装动作循环中多路阀的换向可用换向信号模拟，设定换向阀信号。0～2s阀芯2中位，1右位工作、阀口全开，转斗缸伸出收斗;2～8s阀芯1中位，2右位工作、阀口全开，动臂缸伸出举升动臂;图8工装油缸控制信号8～10．5s阀芯2中位，1左位工作、阀口全开，在最大起升高度处转斗缸缩回铲斗卸料;10．5～12s阀芯2中位，1右位工作、阀口全开，在最大起升高度处转斗油缸伸出铲斗回平;12～16s阀芯1中位，2左位工作、阀口全开，铲斗水平状态下随动臂降至运输位置。

     能耗分析: 由于云梯车工装动作循环中，动臂、铲斗都随时间改变位置，使得其作用于动臂油缸和转斗油缸的负载时变，加之动臂油缸和转斗油缸动作并非同步更是使得液压泵的输出功率时变。基于这一实际状态，提出时均功率的概念对工装动作循环中的功率损耗进行研究。所谓时均功率是指时变功率在一定时间间隔内单位时间所做的功。据此，液压泵输入的时均功率记为:PiT=1T∫T0pqdt执行元件输出有用时均功率可记为:PoT=1(T∫T0F1υ1dt+∫T0F2υ2d)t式中，p、q为泵的瞬时压力和流量;F1、υ1为动臂油缸的瞬时力和速度;F2、υ2为转斗油缸的瞬时力和速度;T为工装动作循环时间。由此可得一段时间的时均功率损耗:  ΔPT=1(T∫T0pqdt－∫T0F1υ1dt－∫T0F2υ2d)t.  运行一体化仿真模型，在AMESim模型中提取动臂缸、转斗缸的力分别与其速度曲线相乘可得执行元件功率曲线;同理可得泵输出功率曲线、泵出口压力曲线。  云梯车工装回路泵口压力通过对泵出口功率曲线取积分进行计算，得出液压泵输入的时均功率:PiT=116∫160pqdt=41．3kW  同理可得执行元件输出有用时均功率PoT=19.9kW、时均功率损耗ΔPT=21．4kW最终可以得到工作过程中云梯车工作装置液压系统效率为η=PoTPiT=48．2%看该型云梯车工装回路功率利用较为合理，其功率损耗主要是为保证收斗到位和卸料完全而使油缸完全伸出导致油路高压溢流所致。 工装回路在工况转换过程中压力冲击明显，如0～2s起动收斗、2～4s动臂举升、10～12s的铲斗回平，这3个瞬间动态过程都有较大的压力超调和高频的交变压力，这会对密封装置造成频繁冲击导致失效。

     通过对某型云梯车工装机构机液一体化建模和求解分析，可以得到如下结论:(1)借助AMESim和VMotion的联合，可以获得较为精确的云梯车工装机液一体化模型;(2)考虑不同执行元件动作差异性，提出时均功率概念用于系统功率损耗评价，结果更加科学合理;(3)所研究的云梯车工装回路具有较好的功率利用特性，但工况转换过程压力冲击较大，会对密封装置造成损害;可考虑采用数字化工装油缸，以缩短其极限行程的停留时间，降低功率损失。上述结论可用于该机型工装回路性能改进与优化，其研究方法可用于云梯车整机动力学分析，对其它机液一体化系统研究也具有借鉴意义。http://www.panyudiaolanchechuzu.com/

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