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EBZ135悬臂式掘进机液压控制系统的研究

庞晓旭  
【摘要】: 悬臂式掘进机是集截割、行走、装载及运输于一体的巷道掘进的综合化机组,是井下巷道掘进的主要产品。悬臂式掘进机液压控制系统作为掘进机控制系统中的核心技术之一,其控制性能的优劣直接决定了掘进机整体性能的优越与否。因此对悬臂式掘进机液压控制系统的研究对推动我国掘进机的发展具有重要的意义。 本文在介绍悬臂式掘进机整体特点及发展状况的基础上,对其液压控制系统的发展状况进行了分析总结。本论文在分析研究掘进机工况的基础上,对EBZ135悬臂式掘进机液压控制系统进行了设计和参数匹配研究,并对其中关键元件变量泵及多路阀进行了分析研究。该液压控制系统主要采用力士乐生产的负载敏感泵和负载敏感多路阀组成的负载敏感控制技术(LS)进行控制的。由此深入地对负载敏感控制技术的工作原理及特点进行了分析。该控制技术是一种可以感应液压系统中压力和流量需求,从而提供负载所需的压力和流量的液压控制技术。 掘进机液压控制系统的发展主要经历了采用节流调速、容积调速到目前的采用负载敏感控制技术(LS)进行控制。现在力士乐开发的LUDV控制技术相对LS控制技术在流量分配上更具优势。本文在对节流调速、LS控制及LUDV控制这三种控制方式进行了对比仿真研究。节流调速存在较大的节流及溢流损失,采用LS及LUDV控制技术的液压系统在节能方面具有很大优势,但是LS控制技术在流量分配方面不及LUDV控制技术。 考虑到掘进机整个液压系统原理的复杂性及整个液压系统的特点,本文在建立、验证系统中LS阀、压力切断阀、恒功率阀及压力补偿阀仿真模型正确性的基础上对简化后的行走、截割及铲板回路系统的进行了仿真分析,其仿真结果正如原理分析一样,该液压控制系统具有很好的负载适应功能,因此其节能性能较好,但是当负载流量需求较大时,其存在流量分配能力不足的缺点。这一点不如LUDV控制技术具有优势,因此未来掘进机液压控制系统应该采用LUDV控制技术,使其具有更好的流量分配功能。 本文针对系统中LS阀参数的改变对系统动态特性的影响进行了仿真研究。增大LS阀弹簧刚度及减小LS阀阀芯直径有助于增加系统的稳定性,这对研究负载敏感控制技术的动态特性及负载敏感变量泵的设计提供了一定的理论基础。


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