挖掘装载机反铲装置回转液压系统的动态研究

石昊哲

内蒙古平庄煤业(集团)有限公司元宝山露天煤矿

挖掘装载机反铲装置回转液压系统的动态研究

石昊哲

内蒙古平庄煤业(集团)有限公司元宝山露天煤矿

在我国经济与社会快速发展的过程中，拥有挖掘和装载两项功能的挖掘装载机凭借着自身功能全面性、较强机动性的优势在其中发挥着较为重要的作用。在本文就挖掘装载机反铲装置回转液压系统展开的动态研究中，这一研究主要是为了弥补我国当下挖掘装载机研究存在的不足，并同时为我国挖掘装载机的更好研发带来一定启发。

挖掘装载机；反铲装置；回转液压系统

前言：

在我国当下的水利建设、市政建设、电力建设、民用建筑建设等多种领域，挖掘装载机都有着极为广泛的应用，而由于挖掘装载机具备可以更换工作附具的能力，这就使得挖掘装载机也可以被称为多功能小型工程机械。不同于发达国家拥有70余年挖掘装载机的使用与研发历史，我国在挖掘装载机的使用与研发上距离发达国家都存在着较大差距，而为了尽可能拉近这一差距，正是本文就挖掘装载机反铲装置回转液压系统展开动态研究的原因所在。

1.液压回转机构运动学分析

为了较为深入完成本文就挖掘装载机反铲装置回转液压系统展开的相关研究，我们首先需要就挖掘装载机的液压回转机构展开运动学分析，而在这一分析中笔者忽略机械加工或装配带来的尺寸误差，进行了回转运动数学模型的建立，图1为这一回转运动数学模型建立中应用的挖掘装载机反铲装置示意图，结合该图我们能够较为直观了解挖掘装载机反铲装置的组成，而由此我们就可以进行挖掘装载机液压回转机构的流量、回转角度、回转角速度、回转角加速度等数值的计算，而结合MATLAB软件进行上述计算的仿真计算，这一仿真计算中笔者应用左右活塞杆移动速度可近似用一线性关系对挖掘装载机液压回转机构过“拐点”后将有回转角速度突然增大的现象进行了描述，而这一描述主要围绕回转换向阀控制的液压油流向并没有改变、机构的限制、系统流量进入左侧油缸中的小腔展开[1]。

图1 挖掘装载机反铲装置示意图

2.回转液压系统动态仿真

在完成挖掘装载机液压回转机构运动学分析后，我们还需要进行回转液压系统动态仿真，而这一仿真中笔者假设泵转动部件的摩擦和惯性忽略不计、三位四通阀内泄漏忽略不计、执行机构内泄漏忽略不计。

2.1 回转液压系统动态模型的建立

在回转液压系统动态模型的建立中，综合分析传递函数法、方块图和信号流图、功率键合图法等液压系统的动态建模方法，笔者最终选择了具备便于遵循和理解、模块化结构、方便修改拟用系统模型等特质的功率键合图法，并进行了功率键合图的绘制、油缸带缓冲装置动态数学模型的建立、溢流缓冲动态模型的建立，其中油缸带缓冲装置动态数学模型具体表现为，而溢流缓冲动态模型中的与阀口相连的油缸液容模型则表现为

2.2 回转液压系统动态仿真计算

结合上文基于功率键合图法进行的功率键合图的绘制、油缸带缓冲装置动态数学模型的建立、溢流缓冲动态模型的建立，笔者应用MATLAB软件中的Simulink功能进行了回转液压系统中的相关参数确定，并结合四阶龙格—库塔法进行了动态仿真，介于篇幅原因本文只对挖掘装载机回转液压系统主溢流阀流量系数、阀芯开口宽度、节流间隙、液压油的密度参数进行直观展示，分别为2.5×10-9(m3/s)/Pa、0.014m、0.01m、0.9×103(kg/m3)[3]。

3.影响回转液压系统动态特性的因素分析

在完成挖掘装载机回转液压系统动态仿真后，我们还需要结合这一仿真求的的相关结果进行影响回转液压系统动态特性的因素分析，应用便携式液压系统分析仪、SIM传感器组、Activa传感器组、Activa辅助传感器，笔者进行了回转至极限位置的动态特性测试与回转至中间位置制动时动态特性测试，结合这两方面测试我们能够断定上文中求得的油缸带缓冲装置动态数学模型与溢流缓冲动态模型具备着较高的准确性与可靠性，而这一准确性与可靠性的判定主要是由于上文进行的影响回转液压系统动态特性因素进行的两方面分析所取得结果具备变化趋势上的一致性，而二者仿真计算的结果与试验测试数据不相通也较好证明了这一一致性具备的真实价值[4]。

结合本文研究中进行的影响挖掘装载机回转液压系统动态特性的因素分析，笔者最终断定了缓冲装置、过载溢流阀和液压油的体积弹性模量都会影响挖掘装载机回转液压系统动态特性，而结合缓冲装置的影响，在具体的挖掘装载机回转液压系统设计中，设计人员就需要在允许情况下适当进行拉长缓冲柱塞长度；值得注意的是，由于溶入液压油空气的压缩破裂问题在当下的技术条件下还无法实现根除，相关设计人员必须不断对其进行相关研究。

结论：

在本文就挖掘装载机反铲装置回转液压系统展开的动态研究中，笔者详细论述了液压回转机构运动学分析、回转液压系统动态仿真、影响回转液压系统动态特性的因素分析等内容，并结合缓冲装置、过载溢流阀和液压油的体积弹性模量这三方面影响挖掘装载机反铲装置回转液压系统的因素提出了系统自身的设计要点，希望这一设计要点能够为相关设计人员带来一定启发。

[1]常秋红.矿用装载机液压系统与挖掘装置的优化计算与仿真研究[D].长安大学,2012.

[2]王云华.挖掘装载机挖掘装置液压系统仿真与实验分析[D].吉林大学,2012.

[3]魏苍栋.ZWY-160/55型挖掘式装载机总体设计研究[D].河北科技大学,2014.

[4]朱杰.小型液压挖掘机工作装置与液压系统的分析研究[D].西南交通大学,2008.

石昊哲(1988.9–)，男，汉族，黑龙江五大连池市人，本科，助理工程师，现从事内燃设备管理方面工作。