基于Amesim的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真論文

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1、 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于Amesim的取絞車(chē) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 作 者 院 (系) 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 答辯日期 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 題 目 基于Amesim的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 題目來(lái)源 教師自擬 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 職 稱 教 研 室 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)一種額定載荷為4000T的液壓工程絞車(chē)的液壓控制系統(tǒng)，要求回路設(shè)計(jì)合理，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

2、控制，具體要求如下： 1. 根據(jù)額定載荷設(shè)計(jì)液壓控制回路。 2. 繪制自動(dòng)控制電器回路圖。 3. 對(duì)主要元器件的工作原理用Amesim進(jìn)行仿真 4. 對(duì)主要回路用Amesim進(jìn)行仿真。 5. 編寫(xiě)畢業(yè)論文一份。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)程 起止時(shí)間 工作內(nèi)容 2018.1.2 2018.3.1 2018.3.15 2018.3.22 2018.3.29 2018.4.7 2018.4.14 2018.4.28 1) 查閱相關(guān)資料，記錄所需的信息，確定可行性方案。 2) 理清研究思路，學(xué)習(xí)其他設(shè)計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)秀方法。 3) 設(shè)計(jì)初期方案，初步計(jì)算所需液壓回

3、路的各個(gè)元件。 4) 分析方案，對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化。 5) 初步確定方案，再次并對(duì)其可行性以及性能分析并改進(jìn)。 6) 對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)方案。 7) 使用Amesim軟件對(duì)主要元器件和主要液壓回路進(jìn)行仿真。 8) 根據(jù)分析結(jié)果，仿真結(jié)果，對(duì)其最后進(jìn)行改進(jìn)并反思總結(jié)。 指導(dǎo)教師（簽字） 畢業(yè)論文工作組組長(zhǎng)（簽字） 學(xué)生（簽字） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）起止時(shí)間：2017年12月27日 至2018年5月25日 注：本表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，于每學(xué)年第1學(xué)期18周，經(jīng)畢業(yè)論文工作組審

4、批，隨畢業(yè)論文裝訂由學(xué)院存檔。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告 論文（設(shè)計(jì)）題目 基于Amesim的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 1、 研究本課題的目地和意義 1、研究目地 液壓絞車(chē)是國(guó)家大力發(fā)展的一門(mén)工科學(xué)科，液壓絞車(chē)作為一種通過(guò)使用液壓馬達(dá)傳動(dòng)或者直接使用齒輪傳動(dòng)使卷筒纏繞鋼絲繩或者鏈條提升牽引重物的起重設(shè)備。液壓絞車(chē)的系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)是通過(guò)馬達(dá)的速度調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。液壓絞車(chē)相比于其他形式的絞車(chē)而言，構(gòu)造精簡(jiǎn)、節(jié)省空間、單位重量下功率大、動(dòng)力扭矩高、開(kāi)啟運(yùn)行穩(wěn)定、速度調(diào)節(jié)精確便捷、運(yùn)行過(guò)程安全等諸多特點(diǎn)，被大范圍應(yīng)用于各種

5、實(shí)際工程領(lǐng)域，受到諸多使用者的喜愛(ài)。因此研究液壓絞車(chē)系統(tǒng)對(duì)于工程領(lǐng)域的使用有著極為顯著的貢獻(xiàn)。液壓絞車(chē)以其穩(wěn)定、安全、功率大等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛的運(yùn)用在礦產(chǎn)、建筑、海洋、工程等領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)中主要針對(duì)液壓絞車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是針對(duì)液壓絞車(chē)的主要元件和主要回路使用Amesim軟件進(jìn)行仿真和檢測(cè)。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于針對(duì)額定載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)液壓控制回路，實(shí)現(xiàn)回路的設(shè)計(jì)合理和自動(dòng)控制功能。并對(duì)主要的液壓回路元件進(jìn)行Amesim軟件仿真和對(duì)主要控制回路進(jìn)行Amesim仿真 2、 研究意義 本設(shè)計(jì)的主旨在于設(shè)計(jì)一款4000T的液壓工程絞車(chē)的液壓控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)此系統(tǒng)需要對(duì)液壓絞車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行深入的計(jì)算和對(duì)Am

6、esim軟件有一定的學(xué)習(xí)。其意義有： 通過(guò)設(shè)計(jì)本課題，讓我對(duì)液壓絞車(chē)和Amesim軟件的基本內(nèi)容以及設(shè)計(jì)原則有了深刻的了解。例如在設(shè)計(jì)液壓回路的時(shí)候需要計(jì)算液壓絞車(chē)的負(fù)載扭矩、絞車(chē)轉(zhuǎn)速，需要選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)、主傳動(dòng)回路泵、主傳動(dòng)回路電機(jī)、油箱和控制回路 。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，將對(duì)我以后在液壓絞車(chē)和Amesim軟件方面的知識(shí)掌握相關(guān)有很大的幫助。 2、 國(guó)內(nèi)外的液壓絞車(chē)發(fā)展?fàn)顩r 1、 國(guó)內(nèi)的液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀及前景 國(guó)內(nèi)的液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀，2005年國(guó)內(nèi)直徑最大的液壓防爆絞車(chē)在河南省洛陽(yáng)中信重機(jī)公司試車(chē)成功，并且順利的發(fā)向內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)公司。這臺(tái)液壓防爆絞車(chē)直徑達(dá)3M，高度達(dá)52M，最

7、大靜張力為120KN，最大容繩量1767M，最大提升速度為4s/m，具有良好的防爆性能、穩(wěn)定的無(wú)級(jí)調(diào)速性能和低速運(yùn)轉(zhuǎn)性能，節(jié)能效果明顯。這臺(tái)絞車(chē)的直徑和提升力均稱得上是國(guó)內(nèi)之最。 2、 國(guó)外的液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀及前景 20世紀(jì)年代后期，日本、美國(guó)又開(kāi)始推廣應(yīng)用液壓馬達(dá)-機(jī)械傳動(dòng)絞車(chē)。其優(yōu)點(diǎn)是高速小扭矩，液壓馬達(dá)具有制造容易、質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、噪音低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外由于電器技術(shù)水平較高，機(jī)械化程度高，較早的開(kāi)始推廣防爆絞車(chē)，主要是繞線行電機(jī)轉(zhuǎn)子外接電子調(diào)速。其缺點(diǎn)為發(fā)熱嚴(yán)重，占地面積大，電控系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，調(diào)整型差。隨著液壓技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，推出了軸向柱塞式和徑向柱塞式液

8、壓馬達(dá)系列。在國(guó)外，液壓絞車(chē)根據(jù)起結(jié)構(gòu)形式分為兩大類：一類是運(yùn)用低速大扭矩柱塞液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)絞車(chē)卷筒的全液壓式傳動(dòng)；另一類是采用高速的小扭矩柱塞液壓馬達(dá)經(jīng)過(guò)減速器在帶動(dòng)絞車(chē)卷筒的液壓-機(jī)械傳動(dòng)式。 3、 研究?jī)?nèi)容 本課題研究的主要內(nèi)容有： 1. 根據(jù)額定載荷設(shè)計(jì)液壓控制回路。 2. 繪制自動(dòng)控制電器回路圖。 3. 對(duì)主要元器件的工作原理用Amesim進(jìn)行仿真 4. 對(duì)主要回路用Amesim進(jìn)行仿真。 5. 編寫(xiě)畢業(yè)論文一份。 4、 研究方案及步驟 經(jīng)分析，本課題的設(shè)計(jì)可分為以下階段： 第一階段：1)查閱相關(guān)資料，記錄所需的信息，確定可行性方案。 2)

9、理清研究思路，學(xué)習(xí)其他設(shè)計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)秀方法。 3)設(shè)計(jì)初期方案，初步計(jì)算所需液壓回路的各個(gè)元件。 第二階段：1)分析方案，對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化。 2)初步確定方案，再次并對(duì)其可行性以及性能分析并改進(jìn)。 3)對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)方案。 第三階段：1)使用Amesim軟件對(duì)主要元器件和主要液壓回路進(jìn)行仿真。 2)最后根據(jù)分析結(jié)果，仿真結(jié)果，對(duì)其最后進(jìn)行改進(jìn)并反思總結(jié)。 5、 論文提綱 第1章 緒論 1.1研究的目的及意義 1.2國(guó)內(nèi)外液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 1.3國(guó)內(nèi)外Amesim軟件的發(fā)展現(xiàn)狀

10、 1.4絞車(chē)的功能和結(jié)構(gòu)、分類和工程應(yīng)用領(lǐng)域概述 1.5Amesim軟件在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析中的應(yīng)用 第2章 液壓系統(tǒng)的工作原理 2.1閉式回路和開(kāi)式回路的比較分析 2.2液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)回路的設(shè)計(jì) 2.3液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的沖洗回路的設(shè)計(jì) 2.4恒張力液壓絞車(chē)控制回路的設(shè)計(jì) 2.5絞車(chē)液壓系統(tǒng)的工作原理 第3章 液壓絞車(chē)的液壓系統(tǒng)的工作原理 3.1技術(shù)要求 3.1.1絞車(chē)負(fù)載扭矩的計(jì)算 3.1.2絞車(chē)轉(zhuǎn)速計(jì)算 3.2液壓馬達(dá)的選擇和扭矩驗(yàn)算 3.3主傳動(dòng)回路泵的選擇和驗(yàn)算 3.4主傳動(dòng)回路電機(jī)的選擇與驗(yàn)算 3.5油箱及控制回路的設(shè)計(jì) 3.6液壓絞車(chē)的液壓系統(tǒng)

11、主要閥塊的設(shè)計(jì)及整體布置 3.7液壓電控系統(tǒng)電控部分設(shè)計(jì) 第4章 液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)主回路的數(shù)學(xué)模型和建模仿真 4.1液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)主回路數(shù)學(xué)模型的建模 4.2Amesim軟件的介紹 4.3Amesim液壓仿真分析 4.4液壓絞車(chē)系統(tǒng)的Amesim模型建立 4.3液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)主回路仿真 4.4液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)主要元器件的仿真 第5章 模型驗(yàn)證與結(jié)果分析 第6章 結(jié)論與展望 第七章 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 致謝 附件 6、 論文（設(shè)計(jì)）工作量的估計(jì)、工作條件 1、 工作量估計(jì) 1)查閱并記錄所需資料。 2)液壓回路系統(tǒng)基本性能參數(shù)的確定； 3)液壓回路系

12、統(tǒng)各個(gè)參數(shù)的選擇與計(jì)算； 4)學(xué)習(xí)使用Amesim軟件的使用方法； 5)使用Amesim軟件對(duì)液壓回路系統(tǒng)進(jìn)行仿真； 6)制作畢業(yè)答辯的PPT。 2、工作條件 1)Amesim軟件。 2)在圖書(shū)館查閱相關(guān)資料以及在國(guó)內(nèi)外知名網(wǎng)站上查閱所需的資料。 3)實(shí)驗(yàn)室和工訓(xùn)中心提供的有利條件。 參考文獻(xiàn) [1]許福玲，陳堯明液爪與氣傳動(dòng).北京：機(jī)械業(yè)出版社，2008. [2]雷天覺(jué)，新編液壓程手冊(cè).北京：北京理大學(xué)出版社，1998. [3]設(shè)計(jì)手冊(cè)，第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [4]Andersen T.O., Hansen M.R. Evaluation o

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15、于AMESim的小型液壓挖掘機(jī)液壓回路仿真研究，文章編號(hào):1006-4414(2009)05-0042-03 [15]付永領(lǐng),祁曉野.AMESim系統(tǒng)建模和仿真———從入門(mén)到精通[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2006. [16]吳躍斌，謝英俊，徐立． 液壓仿真技術(shù)的現(xiàn)在和未來(lái)［J］.液壓與氣動(dòng)，2002，(11) : 1－3． [17]余佑官，龔國(guó)芳，胡國(guó)良．AMESim 仿真技術(shù)及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．液壓氣動(dòng)與密封，2005，(3):28－31. [18]P．德蘭斯菲爾德.液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)分析［M］.北京: 科學(xué)出版社，1987． [19]吳曉光，宋海濤，殷新

16、勝等.基于AMESim的鉆井負(fù)載敏感液壓系統(tǒng)仿真分析[J].機(jī)床與液 壓，2008，36（3）：163-164. [20]Yokota S, Hiramoto K. Ultra high-speed electro-hydraulic servo valve by making use of a multilayered piezoelectric device (PZT) (compensation of a hysteresis by introducing a software algorithm) [J].Transactions of the Japan Society of M

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18、 [C]. Proceedings of the conference on high cycle fatigue of structural materials, Warrendale PA, USA: The Minerals, Metals&Materials Society, 1997, 305-312. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)及建議（從選題、理論與實(shí)證準(zhǔn)備、研究（設(shè)計(jì)）方法、工作安排等方面給出評(píng)價(jià)，并提出指導(dǎo)意見(jiàn)）： 選題符合專業(yè)要求,學(xué)生通過(guò)此論文能將理論和實(shí)際相結(jié)合,鍛煉實(shí)際動(dòng)手能力,工作量飽滿,現(xiàn)同意開(kāi)提,繼續(xù)進(jìn)行后期工作! 指導(dǎo)教師簽名：

19、 年 月 日 畢業(yè)論文工作組意見(jiàn)及建議 畢業(yè)論文工作組組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 注：1.此表由學(xué)生填寫(xiě)后，交指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)，經(jīng)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作組審批后，才能開(kāi)題。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表 論文（設(shè)計(jì)）題目 基于 amesim 的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 計(jì)劃完成時(shí)間 2018 年 5 月 4 日 按照進(jìn)度安排應(yīng)完成的任務(wù) 1. 根據(jù)額定載

20、荷設(shè)計(jì)液壓控制回路。 2. 繪制自動(dòng)控制電器回路圖。 3. 對(duì)主要元器件的工作原理用 Amesim 進(jìn)行仿真 4. 對(duì)主要回路用 Amesim 進(jìn)行仿真。 5. 編寫(xiě)畢業(yè)論文一份。 實(shí)際完成情況 1. 根據(jù)額定載荷設(shè)計(jì)液壓控制回路。 2. 繪制自動(dòng)控制電器回路圖。 3. 對(duì)主要元器件的工作原理用 Amesim 進(jìn)行仿真 4. 對(duì)主要回路用 Amesim 進(jìn)行仿真。 目前有哪些問(wèn)題和困難，擬采取的解決方法 Amesim 軟件為全英文軟件，在元件庫(kù)和參數(shù)設(shè)置、元器件調(diào)控方面并沒(méi)有漢化，是的翻譯方面出現(xiàn)差異。解決方法：繼續(xù)查閱資料，尋找別人對(duì)此處的翻譯，對(duì)比不同翻譯，結(jié)合實(shí)際測(cè)

21、試得出最終結(jié)果。 檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題與建議 畢業(yè)論文工作組組長(zhǎng)簽名： 年 月 日 注：1.最后一欄由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。 2.此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師評(píng)分表 學(xué)院： 畢業(yè)論文題目 基于Amesim的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目（參考） 分值 打分 工作 態(tài)度 01 工作態(tài)度，工作作風(fēng) 20 20 02 畢業(yè)論文完成情況 能力 水平 03 查閱文獻(xiàn)資料能力 40 30 04 綜合運(yùn)用知識(shí)能力 05 研究方案的設(shè)計(jì)能力 06 研究方法和手段的運(yùn)用能力 07 外文應(yīng)

22、用能力 論文 質(zhì)量 08 文題相符程度 40 28 09 寫(xiě)作水平 10 寫(xiě)作規(guī)范程度 11 篇幅，論文工作量 12 論文的理論或?qū)嶋H價(jià)值 綜合評(píng)定成績(jī) 78 評(píng) 價(jià) 意 見(jiàn) 1. 學(xué)習(xí)態(tài)度較認(rèn)真，能按時(shí)參加定期輔導(dǎo)，并按要求完成規(guī)定的任務(wù)工作量。 2. 論文內(nèi)容設(shè)計(jì)較合理，工作量基本符合要求；通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程很好了得鍛煉了學(xué)生的設(shè)計(jì)分析能力，分析結(jié)果具有一定的實(shí)用性。 3. 論文寫(xiě)作較規(guī)范，格式符合要求。 達(dá)到了本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，同意答辯。 是否同意答辯 同意答辯 指導(dǎo)教師（簽名）：

23、 年 月 日 注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 評(píng)閱教師評(píng)分表 學(xué)院： 畢業(yè)論文題目 基于Amesim的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目（參考） 分值 打分 能力 水平 01 查閱文獻(xiàn)資料能力 50 35 02 綜合運(yùn)用知識(shí)能力 03 研究方案的設(shè)計(jì)能力 04 研究方法和手段的運(yùn)用能力 05 外文應(yīng)用能力 論文 質(zhì)量 06 文題相符程度 50 36 07 寫(xiě)作水平 08 寫(xiě)作規(guī)范程度 09 篇幅，論文工作量 10 論文的理論或?qū)嶋H價(jià)值 綜合評(píng)定成績(jī) 71 評(píng)

24、價(jià) 意 見(jiàn) 論文對(duì)絞車(chē)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，選題具有一定的應(yīng)用價(jià)值。利用AMESim對(duì)4000T液壓絞車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對(duì)其設(shè)計(jì)合理性驗(yàn)證具有一定作用。論文撰寫(xiě)認(rèn)真，格式規(guī)范，工作量適中，表達(dá)個(gè)別部分欠流暢，結(jié)論重復(fù)且言之無(wú)義，建議修改。 是否同意答辯 評(píng)閱教師（簽名）： 年 月 日 注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)生姓名 答辯時(shí)間 題 目 基于Amesim的取絞車(chē)液壓系

25、統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 記錄人 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職 稱 姓 名 職 稱 余歷軍 教授 焦艷梅 講師 劉凌 副教授 何斌鋒 副教授 韋煒 副教授 提問(wèn)及回答情況記錄（3~4個(gè)主要問(wèn)題）： 1.PPT中A口B口流量曲線起始位置縱坐標(biāo)橫坐標(biāo)分別是什么？ 答：PPT中電磁換向閥的流量曲線圖A、B兩口的起始位置的橫坐標(biāo)為時(shí)間，單位是秒（s）；縱坐標(biāo)是流量大小，單位是升每分鐘（L/min） 2.設(shè)計(jì)是否從流量開(kāi)始控制？ 答：本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路是基于定載荷所需扭矩大小得到液壓馬達(dá)的輸出功率從而推出液壓泵和其他元器件的最

26、大負(fù)載時(shí)所需的壓力、流量等數(shù)據(jù)。仿真時(shí)是通過(guò)負(fù)載的變化觀察其余物理量的變化是否符合設(shè)計(jì)要求。 3.液壓回路中各種管路如何設(shè)計(jì)？是否考慮壓力？ 答：本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的液壓回路考慮的是理想模型下的液壓回路變化和液壓元器件的物理量變化，所以對(duì)于管路的設(shè)計(jì)也是理想模型下的液壓管路即各個(gè)管路中不存在泄露，不發(fā)生損耗，不損失能量。所以管路的設(shè)計(jì)中并沒(méi)有考慮壓力。 記錄人簽字： 年 月 日

27、答辯小組評(píng)語(yǔ)及成績(jī)： 答辯小組組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 指導(dǎo)教師成績(jī) 40% = 畢業(yè)論文 總評(píng)成績(jī) 論文 等級(jí) 評(píng)閱教師成績(jī) 20% = 答辯成績(jī) 40% = 畢業(yè)論文工作組意見(jiàn)： 畢業(yè)論文工作組組長(zhǎng)簽名：

28、 年 月 日 注：1、總評(píng)成績(jī)=指導(dǎo)教師成績(jī)40%＋評(píng)閱教師成績(jī)20%＋答辯成績(jī)40%。 2、論文等級(jí)分優(yōu)秀（≥90分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、 不及格（＜60分）。 3、此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注

29、明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本人畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論文作者簽名: 基于Amesim的取絞車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 摘要：隨著液壓絞車(chē)的快速發(fā)展以及液壓絞車(chē)大量的被應(yīng)用于海洋船舶、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、冶煉金屬、運(yùn)輸起重等工程領(lǐng)域，對(duì)于液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求越來(lái)

30、越高，設(shè)計(jì)的高效性、準(zhǔn)確性、安全性越來(lái)越被人所關(guān)注。Amesim軟件的使用能夠讓設(shè)計(jì)者快速、準(zhǔn)確、便捷的提供出符合設(shè)計(jì)者要求的液壓系統(tǒng)回路，其龐大的子模型庫(kù)和眾多的模型系統(tǒng)為設(shè)計(jì)者減輕了負(fù)擔(dān)，是的設(shè)計(jì)者不再需要去浪費(fèi)大量的時(shí)間在程序編寫(xiě)和數(shù)學(xué)模型的建立上，而能專注于物理模型的建立和系統(tǒng)回路的仿真。 本設(shè)計(jì)主要研究的是4000T的液壓工程絞車(chē)的液壓控制系統(tǒng)，并對(duì)其主要回路和主要元器件運(yùn)用Amesim軟件進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)其穩(wěn)定性和合理性。 關(guān)鍵詞： 液壓絞車(chē) Amesim軟件 仿真 建模  Design and Simulat

31、ion of Winch Hydraulic System Based on Amesim. Abstract：With the rapid development of the hydraulic winch and a large quantity of hydraulic winch is used in ocean shipping, mineral development, smelting metal, transport hoisting engineering field, such as for the design of the hydraulic winch hydra

32、ulic system demand is higher and higher, the efficiency and accuracy of design, safety is more and more attention by people. Using Amesim software designers can make rapid, accurate, convenient provided meet the requirements of the designers of the hydraulic system circuit, its massive model library

33、 and numerous model system for designers to reduce the burden, yes designers no longer need to waste a lot of time on the programming and the establishment of the mathematical model, and can focus on the establishment of physical model and the system circuit simulation. This design mainly studies t

34、he hydraulic control system of 4000T hydraulic engineering winch, and simulates its main circuit and main components using Amesim software to test its stability and rationality. Keywords: Hydraulic winch Amesim software Simulation modeling. I 目錄 第1章 緒論 1 1.1研究的目的及意義 1 1.2國(guó)內(nèi)

35、外液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3國(guó)內(nèi)外Amesim軟件的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.4絞車(chē)的基本概述 2 1.5 Amesim軟件的應(yīng)用 3 第2章 液壓系統(tǒng)的工作原理 5 2.1液壓系統(tǒng)的閉式回路和開(kāi)式回路的分析 5 2.2液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的保壓回路的設(shè)計(jì) 6 2.3絞車(chē)液壓系統(tǒng)的工作原理 7 第3章 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 8 3.1技術(shù)要求 8 3.2液壓馬達(dá)的選擇和扭矩驗(yàn)算 8 3.3傳動(dòng)回路泵的選則和驗(yàn)算 9 3.4傳動(dòng)回路電機(jī)的選擇與驗(yàn)算 9 3.5油箱及控制回路的設(shè)計(jì) 10 3.6液壓閥的設(shè)計(jì) 10 第4章 液壓系統(tǒng)主回路的數(shù)學(xué)模型和建模仿真 12 4.1液壓系統(tǒng)主回路

36、的數(shù)學(xué)模型 12 4.2 Amesim軟件的介紹 13 4.3 Amesim液壓仿真分析 13 4.4液壓絞車(chē)系統(tǒng)的Amesim模型建立 16 4.5液壓系統(tǒng)的主回路仿真 21 4.6液壓絞車(chē)液壓系統(tǒng)主要元器件的仿真 27 第5章 結(jié)論與展望 31 第6章 總結(jié) 33 參考文獻(xiàn) 34 致 謝 35 III 第1章 緒論 1.1研究的目的及意義 液壓絞車(chē)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用迫使液壓系統(tǒng)的控制方法得到不斷的改進(jìn)和發(fā)展，并且隨著在液壓絞車(chē)中PLC和單片機(jī)等控制模塊的廣泛使用及其自動(dòng)化、智能化程度越來(lái)越高，使得液壓絞車(chē)的液壓系統(tǒng)更加的簡(jiǎn)便，其可操作性、安全

37、程度、準(zhǔn)確性都得到了大幅的提高。 在液壓絞車(chē)的控制和檢測(cè)方面集成化、模塊化的控制方式和數(shù)字化高效化的檢測(cè)方式已經(jīng)在液壓絞車(chē)上得到了完整成熟的應(yīng)用。而關(guān)于液壓絞車(chē)層次輸出方式方面液壓絞車(chē)已經(jīng)能夠完美的完成一定速度下的輸出或者一定的張力輸出下的輸出方式。在液壓絞車(chē)的測(cè)試方式方面，測(cè)試者使用壓力傳感器測(cè)量液壓馬達(dá)的進(jìn)油口和出油口的壓力值大小通過(guò)計(jì)算或智能模塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到馬達(dá)的輸出扭矩。測(cè)試者能夠使用光電編碼器來(lái)測(cè)量纜繩的收放速度快慢在通過(guò)計(jì)算或智能模塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換來(lái)得到纜繩的長(zhǎng)度。 本設(shè)計(jì)中主要針對(duì)液壓絞車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是針對(duì)液壓絞車(chē)的主要元件和主要回路使用Amesim軟件進(jìn)行仿真和檢測(cè)。本

38、設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于針對(duì)額定載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)液壓控制回路，實(shí)現(xiàn)回路的設(shè)計(jì)合理和自動(dòng)控制功能。并且針對(duì)主要的液壓控制回路和液壓回路主元件使用Amesim軟件進(jìn)行模擬仿真。 本設(shè)計(jì)的主旨在于設(shè)計(jì)一款4000T的液壓工程絞車(chē)的液壓控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)此系統(tǒng)需要對(duì)液壓絞車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行深入的計(jì)算和對(duì)Amesim軟件有一定的學(xué)習(xí)。其意義有： 通過(guò)設(shè)計(jì)本課題，讓我對(duì)液壓絞車(chē)和Amesim軟件的基本內(nèi)容以及設(shè)計(jì)原則有了深刻的了解。例如在設(shè)計(jì)液壓回路的時(shí)候需要計(jì)算液壓絞車(chē)的負(fù)載扭矩、絞車(chē)轉(zhuǎn)速，需要選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)、主傳動(dòng)回路泵、主傳動(dòng)回路電機(jī)、油箱和控制回路 。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，將對(duì)我以后在液壓絞車(chē)和Amesim軟件方

39、面的知識(shí)掌握相關(guān)有很大的幫助。 1.2國(guó)內(nèi)外液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)的液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀:在2005年，在中國(guó)河南省洛陽(yáng)市有一臺(tái)直徑長(zhǎng)達(dá)3米，高度高至52米，最大凈張力達(dá)120千牛的液壓防爆絞車(chē)在河南省中信重型機(jī)械公司測(cè)試成功，并成功通過(guò)運(yùn)輸?shù)竭_(dá)到內(nèi)蒙古大雁煤業(yè)公司。這臺(tái)當(dāng)時(shí)在中國(guó)稱得上是最大的液壓防爆絞車(chē)的最大繩索容積長(zhǎng)達(dá)1767米，最大提升速度為4米每秒，它防爆炸的性能十分好，無(wú)級(jí)化的調(diào)速性能非常穩(wěn)定，低速運(yùn)行的性能好。節(jié)能的效果十分明顯。這臺(tái)液壓絞車(chē)的直徑和提升力均稱得上是國(guó)內(nèi)之最。而目前，在中國(guó)最大的水輪機(jī)350T，設(shè)備達(dá)到了自重150T。 國(guó)外的液壓絞車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀:在1980

40、年前后，一場(chǎng)由日本和美國(guó)帶動(dòng)的新的改變?cè)谇那牡挠绊懼澜?，他們相繼開(kāi)始采用液壓馬達(dá)來(lái)帶動(dòng)絞車(chē)。這種使用液壓馬達(dá)的機(jī)械傳動(dòng)絞車(chē)的主要優(yōu)點(diǎn)就是轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩小。而且這種液壓馬達(dá)有著使用壽命長(zhǎng)、形狀體積小、工作噪音低、運(yùn)行質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)制造容易、機(jī)械傳動(dòng)效率高等等突出的亮點(diǎn)?；趪?guó)外的機(jī)械化程度和由于國(guó)外的電氣技術(shù)水平和機(jī)械化程度比較高。早期防爆絞車(chē)的推廣主要就是靠繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子的外部電子調(diào)速。但是缺點(diǎn)是發(fā)熱嚴(yán)重、面積大、電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、調(diào)節(jié)不好。隨著液壓技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，逐漸推出了軸向柱塞式和徑向柱塞式液壓馬達(dá)系列。在國(guó)外，液壓絞車(chē)根據(jù)起結(jié)構(gòu)形式分為兩大類：一類是運(yùn)用低速大扭矩柱

41、塞液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)絞車(chē)卷筒的全液壓式傳動(dòng)；另一類是采用高速的小扭矩柱塞液壓馬達(dá)經(jīng)過(guò)減速器在帶動(dòng)絞車(chē)卷筒的液壓-機(jī)械傳動(dòng)式。 1.3國(guó)內(nèi)外Amesim軟件的發(fā)展現(xiàn)狀 AmeSim是一款系統(tǒng)工程高級(jí)建模和仿真平臺(tái)的軟件(Advanced Modeling Environment for Simulations of Engineering Systems)。在1995年IMAGINE公司創(chuàng)造了一款專門(mén)應(yīng)用于液壓和機(jī)械系統(tǒng)建模的軟件，這就是Amesim。Amesim是一款針對(duì)于系統(tǒng)建模、仿真和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的優(yōu)秀的軟件。Amesim軟件作為一款針對(duì)液壓和機(jī)械系統(tǒng)建模的軟件為使用者提供了一個(gè)完整的

42、優(yōu)秀的仿真環(huán)境。Amesim軟件以其靈活性、友好性和面向?qū)嶋H的應(yīng)用方案優(yōu)于同類型軟件，成為同類型軟件中的佼佼者。Amesim軟件通過(guò)建立大量的模型庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)使使用者研究各種原件或回路的動(dòng)力學(xué)特征，而Amesim的模型庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)在使用者的使用過(guò)程中得到不斷地積累進(jìn)而不斷地升級(jí)和改進(jìn)。 IMGINE公司本身是一個(gè)從事技術(shù)咨詢的公司，該公司通過(guò)開(kāi)發(fā)Amesim軟件并將其應(yīng)用在世界上與其合作的著名公司和研究所。在這些共同開(kāi)發(fā)的近千個(gè)技術(shù)咨詢項(xiàng)目中為Amesim積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，在這些項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中還匯聚了各個(gè)尖端研究領(lǐng)域的專家，這些專家在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中總結(jié)出一套行之有效的方法并且將這些方法和經(jīng)驗(yàn)傳

43、授給他們的客戶和朋友學(xué)生等，使得Amesim軟件的到了大范圍的推廣。 由于這些人的使用和推廣加之Amesim自身優(yōu)秀的特點(diǎn)使得Amesim軟件在國(guó)外成為了在建模和仿真領(lǐng)域的一種標(biāo)準(zhǔn)軟件。在國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)的學(xué)者們因?yàn)樵谄涫褂眠^(guò)程中感覺(jué)到的使用方便、快速、準(zhǔn)確使得國(guó)內(nèi)也有越來(lái)越多的人開(kāi)始使用和學(xué)習(xí)Amesim軟件 。這款軟件作為一款優(yōu)秀的高級(jí)建模和仿真軟件一定能在建模和仿真領(lǐng)域?qū)κ褂谜哂兴鶐椭材転樽灾鲃?chuàng)新和模擬仿真提供一個(gè)優(yōu)秀的環(huán)境。 1.4絞車(chē)的基本概述 在冶煉金屬的過(guò)程中、在礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用中和在海洋船舶的使用中經(jīng)常會(huì)用到一種有著悠久歷史的工程領(lǐng)域常用的裝置-絞車(chē)。從古代社會(huì)開(kāi)始

44、絞車(chē)的用途就確定在了運(yùn)輸重物上，恰當(dāng)?shù)氖褂媒g車(chē)能夠使得使用者放大自身的力量來(lái)運(yùn)輸一些重量遠(yuǎn)超自身力量的物體從而節(jié)省力氣提高效率。古代的絞車(chē)就是絞盤(pán)，這種絞盤(pán)由軸和輪組成，在垂直于兩側(cè)的支撐架的滑輪和滑輪上的纜繩也是絞盤(pán)不可或缺的必要組成。纜繩的作用是用來(lái)連接重物和絞盤(pán)，使用者用力轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使得滑輪纜繩和物體一起提升。如圖1.1所示是一種古代絞車(chē)。 圖1.1古代絞車(chē) 卷?yè)P(yáng)機(jī)，也就是現(xiàn)代的絞車(chē)它是由古代的絞盤(pán)通過(guò)不斷地演化和改進(jìn)發(fā)展而來(lái)。卷?yè)P(yáng)機(jī)是由電機(jī)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)使得纜繩或者鐵絲在滾筒上纏繞或者釋放從而達(dá)到提起或者放下物體的動(dòng)作?，F(xiàn)代的絞車(chē)使用的方式有很多，它的應(yīng)用方位也很廣泛比如海洋建筑和

45、礦產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域。 如圖1.2所示為現(xiàn)代的一種液壓絞車(chē)。 圖1.2現(xiàn)代液壓絞車(chē) 現(xiàn)代絞車(chē)的結(jié)構(gòu)上主要是用滾筒的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)纜繩或者鐵絲來(lái)收放物體?，F(xiàn)代絞車(chē)一般有三個(gè)部分分別是動(dòng)力、承載和輔助裝置。動(dòng)力裝置是使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)纜繩或者鐵絲收放的設(shè)備包含有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。承載裝置就是收集纜繩和排放纜繩的裝置，其包含了容納纜繩的容繩機(jī)構(gòu)和控制纜繩運(yùn)動(dòng)的排纜機(jī)構(gòu)。輔助裝置包含負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)、負(fù)責(zé)導(dǎo)向的導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)、檢測(cè)速度的速度反饋模塊、檢測(cè)壓力大小的壓力反饋模塊、檢測(cè)物體距離的距離反饋模塊等。 絞車(chē)根據(jù)其不同的特征有著許多種分類方式，絞車(chē)可以根據(jù)動(dòng)力裝置來(lái)分類，可以根據(jù)適用范圍

46、和應(yīng)用情況來(lái)分類，也可以根據(jù)工作方式來(lái)分類 。 1.5 Amesim軟件的應(yīng)用 Amesim軟件是一款在工程系統(tǒng)模型建立方面提供圖形化的時(shí)域和頻域仿真環(huán)境的優(yōu)秀軟件，它能使使用者在模型建立、仿真和動(dòng)態(tài)分析方面提供大量的幫助。Amesim軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)中包含的已經(jīng)存在的模型可以來(lái)桂枝所需的實(shí)際模型，如果Amesim軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)中不存在使用者所需要的模型使用者也可以簡(jiǎn)歷不存在的新的子模型元件來(lái)構(gòu)建時(shí)機(jī)模型。在Amesim軟件中使用者也可以去修改現(xiàn)有的模型或者新建的子模型，通過(guò)修改子模型和改變模型參數(shù)來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，在動(dòng)態(tài)仿真結(jié)束后可以直接來(lái)繪制使用者所需要的某種數(shù)據(jù)的曲線來(lái)分

47、析仿真的結(jié)果。Amesim軟件的操作界面簡(jiǎn)便友好，操作方法簡(jiǎn)單易上手。使用Amesim軟件可以讓使用者迅速的完成建模的最終目標(biāo)，也能夠讓使用者在建模結(jié)束后來(lái)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而降低在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)的成本和周期。 第2章 液壓系統(tǒng)的工作原理 2.1液壓系統(tǒng)的閉式回路和開(kāi)式回路的分析 液壓系統(tǒng)的液壓回路根據(jù)液壓油出入液壓馬達(dá)之后的循環(huán)方式的不同分成開(kāi)式液壓回路和閉式液壓回路。使用液壓泵從液壓油油箱通過(guò)吸油過(guò)濾器吸入低壓的液壓油，通過(guò)液壓泵轉(zhuǎn)化為高壓的液壓油到達(dá)液壓馬達(dá)的兩個(gè)腔，液壓油流經(jīng)液壓馬達(dá)最后回流流回液壓油油箱，這種循環(huán)的方式叫做開(kāi)式回路。使用開(kāi)式回路會(huì)在液壓油從液壓馬達(dá)回流至液壓油油

48、箱時(shí)產(chǎn)生泄露造成泄漏損失和污染。與開(kāi)式回路不同在變排量泵與液壓馬達(dá)之間存在著封閉結(jié)構(gòu)的液壓回路被稱為閉式液壓回路。閉式回路雖然整體式封閉結(jié)構(gòu)但是也存在一定量的泄漏損失所以閉式回路必須安裝一種叫做補(bǔ)油泵的裝置來(lái)補(bǔ)充泄露所造成的泄漏損失。補(bǔ)油泵補(bǔ)充的液壓油直接流入主液壓回路，超出主液壓回路的所需的液壓油會(huì)通過(guò)一個(gè)單向的溢流閥來(lái)流出。閉式液壓回路的液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向改變是通過(guò)變排量泵的排油方法或者通過(guò)安裝換向閥來(lái)改變馬達(dá)轉(zhuǎn)向的。 液壓系統(tǒng)的閉式回路是由變排量量泵、補(bǔ)油裝置和定量液壓馬達(dá)構(gòu)成，閉式液壓回路的液壓原理圖如圖2.1所示，液壓絞車(chē)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是定排量馬達(dá)5。液壓油通過(guò)定排量馬達(dá)5的回油腔大

49、部分的液壓油進(jìn)入到了4中小部分流經(jīng)換向閥6和溢流閥，經(jīng)過(guò)散熱器的降溫流回油箱。閉式回路中這一小部分流回油箱的液壓油是通過(guò)補(bǔ)油泵1的存在來(lái)補(bǔ)充的，而補(bǔ)油泵的壓力是通過(guò)溢流閥來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)保護(hù)其安全運(yùn)行的。閉式回路中是在溢流閥和單向閥的共同工作下構(gòu)成了閉式回路的系統(tǒng)高壓保護(hù)單元。 圖2.1閉式調(diào)速回路圖 液壓系統(tǒng)的開(kāi)式調(diào)速回路是由變排量泵、電磁換向閥、平衡閥、溢流閥構(gòu)成。它的工作原理如圖2.2所示。變排量泵1做為控制液壓絞車(chē)旋轉(zhuǎn)速率的快慢，電磁換向閥4用來(lái)改變液壓絞車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，溢流閥2-2的作用是防止液壓馬達(dá)載荷腔一側(cè)的壓力過(guò)高，通過(guò)是高出部分的液壓油流回油箱來(lái)保持平衡達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)液壓回

50、路處在提起物體即纜繩回收的狀態(tài)的時(shí)候，三位四通電磁換向閥4閥芯位于右側(cè)，這個(gè)時(shí)候5中的單向閥開(kāi)始工作節(jié)流閥不參與工作單向閥3-1使液壓馬達(dá)得到了最小的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力。當(dāng)回路位于放下物體即纜繩放開(kāi)的時(shí)候，三位四通電磁換向閥4的閥芯位于左側(cè)單向閥3-2用來(lái)補(bǔ)充所需的液壓油防止液壓馬達(dá)的非載荷腔側(cè)為保持平衡而吸入空氣對(duì)液壓馬達(dá)造成不必要的損傷，此時(shí)5中進(jìn)油單向閥不參與工作節(jié)流閥開(kāi)始工作。為了防止物體失去控制的放下造成安全隱患此時(shí)由節(jié)流閥主動(dòng)構(gòu)成和載荷配套的壓力用以保證在變量泵全開(kāi)口狀態(tài)下，重物放回速度完全由回油節(jié)流閥開(kāi)度大小調(diào)節(jié)而不會(huì)因?yàn)樨?fù)荷的重量發(fā)生改變影響，保證物體能夠平穩(wěn)的被放下。 圖2.

51、2開(kāi)始調(diào)速回路圖 閉式回路與開(kāi)式回路相比閉式調(diào)速回路系統(tǒng)的液壓馬達(dá)的負(fù)載油腔不需要使用任何方式就能夠使得平衡負(fù)荷然而由于閉式系統(tǒng)存在許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)所以很難去共同使用一種液壓油。因此在很多情況下液壓回路選擇開(kāi)式回路。使用開(kāi)式調(diào)速回路系統(tǒng)時(shí)液壓絞車(chē)必須使用回油節(jié)流閥來(lái)平衡負(fù)荷保護(hù)回路，而開(kāi)式調(diào)速系統(tǒng)作業(yè)性能和閉式調(diào)速系統(tǒng)一樣。 由于本設(shè)計(jì)需要大功率液壓絞車(chē)，故采取開(kāi)式調(diào)速回路來(lái)設(shè)計(jì)液壓回路。 2.2液壓絞車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的保壓回路的設(shè)計(jì) 圖2.3保壓回路圖 液絞車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的保壓在液壓絞車(chē)平時(shí)的工作中使液壓絞車(chē)將物體吊在空中保持不動(dòng)時(shí)能夠使液壓絞車(chē)保持穩(wěn)定。這個(gè)時(shí)候的液壓絞車(chē)液壓泵

52、處于卸荷狀態(tài)，保護(hù)液壓回路的安全。液壓絞車(chē)的保壓回路大致分為三類一種是利用蓄能器完成的保壓回路，一種是利用液壓泵完成的保壓回路還有一種是利用單向閥完成的保壓回路。本設(shè)計(jì)利用單向閥完成保壓回路，圖2.3為本設(shè)計(jì)的保壓回路圖。 2.3絞車(chē)液壓系統(tǒng)的工作原理 如圖2.4所示為使用Amesim軟件繪制的本設(shè)計(jì)的液壓回路草圖，變排量泵做為控制液壓絞車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的高低，三位四通電磁換向閥使液壓絞車(chē)的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，同時(shí)溢流閥工作起溢流作用，防止液壓馬達(dá)負(fù)載腔側(cè)壓力太高，高出的部分流回油箱。 當(dāng)液壓回路處在提起物體即收攬狀態(tài)時(shí)，三位四通電磁換向閥的閥芯位于右側(cè)，此時(shí)單向閥開(kāi)始運(yùn)作，節(jié)流閥停止工作

53、，單向閥使液壓馬達(dá)獲得最小運(yùn)轉(zhuǎn)壓力。當(dāng)液壓回路位于放下物體即放纜狀態(tài)時(shí)，三位四通電磁換向閥的閥芯位于左側(cè)，單向閥開(kāi)始補(bǔ)充所需液壓油防止液壓馬達(dá)非負(fù)載腔側(cè)為保持平衡而吸入空氣，產(chǎn)生不必要的損失，此時(shí)進(jìn)油單向閥停止作業(yè)，節(jié)流閥開(kāi)始作業(yè)，為了防止物體失去控制的放下造成安全隱患此時(shí)由節(jié)流閥主動(dòng)構(gòu)成和載荷配套的壓力用以保證在變量泵全開(kāi)口狀態(tài)下，重物放回速度完全由回油節(jié)流閥開(kāi)度大小調(diào)節(jié)而不會(huì)因?yàn)樨?fù)荷的重量發(fā)生改變影響。 圖2.4液壓回路草圖 第3章 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 3.1技術(shù)要求 額定載荷為4000T g=9.8N/KG 經(jīng)計(jì)算額定載荷為408.16KN 絞車(chē)負(fù)載扭矩的計(jì)算 絞車(chē)的負(fù)載

54、扭矩 （取排纜機(jī)構(gòu)負(fù)載為鋼纜負(fù)載的5%） 取絞車(chē)直徑為0.8m 則絞車(chē)半徑r1=0.4m 絞車(chē)額定負(fù)載F1=408.1KN 經(jīng)計(jì)算絞車(chē)的卷筒負(fù)載扭矩Tf≈168KN 絞車(chē)轉(zhuǎn)速計(jì)算 絞車(chē)卷筒的最高轉(zhuǎn)速為 取絞車(chē)最高速度v1=3m/s 絞車(chē)半徑r1=0.4m 經(jīng)計(jì)算絞車(chē)卷筒的最高轉(zhuǎn)速ω≈71.7(rpm) 3.2液壓馬達(dá)的選擇和扭矩驗(yàn)算 液壓馬達(dá)的選取主要是基于所設(shè)計(jì)液壓回路的額定壓力和負(fù)載扭矩馬達(dá)本身的空間尺寸和轉(zhuǎn)動(dòng)速度也是其重要的考慮因素。如果要使用液壓馬達(dá)來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目地的時(shí)，也要考慮它的調(diào)節(jié)方式。由于本設(shè)計(jì)的液壓絞車(chē)回路采用的是變排量泵來(lái)達(dá)到調(diào)速的目

55、地的，因此選擇的是定排量馬達(dá)來(lái)完成設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)選用的是赫格?。ú┦溃┕旧a(chǎn)的CA系列定量液壓馬達(dá)。此馬達(dá)的具體參數(shù)如表3-1。 表3.1赫格?。ú┦溃┕綜A系列定量液壓馬達(dá)型號(hào)表 取液壓絞車(chē)的液壓馬達(dá)工作壓力為31.5Mpa，馬達(dá)機(jī)械效率為96%，則額定輸出扭矩為 取液壓馬達(dá)的排量為8800cm3/rev 單位扭矩為170Nm/bar 最大轉(zhuǎn)速為220rev/min 額定轉(zhuǎn)速為170rev/min 經(jīng)計(jì)算額定輸出扭矩M≈169500（N*m）＞168KN 表3.2博世力士樂(lè)公司A11VL0190參數(shù)表

56、 3.3傳動(dòng)回路泵的選則和驗(yàn)算 根據(jù)液壓絞車(chē)的卷筒最高轉(zhuǎn)速時(shí)液壓馬達(dá)的輸入流量為 q=8.8*71.7/0.95=664.2（L/min）（取馬達(dá)容積效率均為95%） 主泵3個(gè)選擇博世力士樂(lè)公司A11VL0190型比例變量柱塞泵，其具體參數(shù)如表3.2。 其主要參數(shù)為最小排量0cm3/r 最大排量193cm3/r 驅(qū)動(dòng)慣性扭矩0.055J 最大功率236kw 最大轉(zhuǎn)速2100rpm 裝油容量3.8L 重量95KG 最高允許工作壓力為35mpa 取電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1490rpm 泵的容積效率為95% 3個(gè)泵的最大輸出流量為3*193*1.49*0.95

57、=819.6L/min＞q1，滿足要求。 3.4傳動(dòng)回路電機(jī)的選擇與驗(yàn)算 設(shè)定絞車(chē)的卷筒最高轉(zhuǎn)速時(shí)3個(gè)泵的輸出流量相同即q1的三分之一221.4L/min 則驅(qū)動(dòng)功率 F1=315 q/3=221.4 F=100 V=11.3 v1=1490 經(jīng)計(jì)算驅(qū)動(dòng)功率為125.3KW 所以選取160KW的電機(jī)Y-315M-2，其具體參數(shù)如圖3.3。 表3.3三項(xiàng)四極異步電機(jī)參數(shù)表 3.5油箱及控制回路的設(shè)計(jì) 油箱需要按照最大流量的5倍設(shè)計(jì)，即707.3*5 為3540L即3.54m3 因此油箱尺寸取長(zhǎng)5

58、700*寬600*高1400（mm） 其有效容積經(jīng)計(jì)算為3830L 3.6液壓閥的設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓閥的一般選擇要求單向閥的選擇需要考慮其正向流動(dòng)方向阻力小開(kāi)啟的壓力一般為0.035至0.05MPa，其反向的流動(dòng)方向不漏油，密封效果良好。所以本設(shè)計(jì)選擇TLC040A20E-7X/TLFA040WEA-7X為本設(shè)計(jì)的單向閥，其公稱壓力為31.5MPa。 據(jù)溢流閥的工作特性溢流閥的選擇需要滿足其調(diào)壓范圍，在本設(shè)計(jì)中溢流閥所需的最大壓力值為31.5MPa，所以選取TTLC040DB20E-7X/TLFA040DBT-7X為本設(shè)計(jì)的溢流閥，其最大壓力值為35MPa，完全符合本設(shè)計(jì)的需求。

59、根據(jù)節(jié)流閥的一般選擇要求，節(jié)流閥需要保證其節(jié)流口兩端的壓力差不跟隨負(fù)載的變化產(chǎn)生變化而本設(shè)計(jì)的最大負(fù)載為4000T,所以選取德國(guó)博世力士樂(lè)2FRM 10-3X/10LB，其最大的操作壓力是4600 PSI,最大流量為42.5 GPM。 根據(jù)換向閥的基本要求保證其流經(jīng)各個(gè)口的壓力損失要小，泄漏量要小，換向要平穩(wěn)且要符合設(shè)計(jì)所要求的中位時(shí)的性能特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)選用M型的4WE6M62/EG24N9K4。  39 第4章 液壓系統(tǒng)主回路的數(shù)學(xué)模型和建模仿真 4.1液壓系統(tǒng)主回路的數(shù)學(xué)模型 變量泵的輸出流量 其中為液壓泵的最大排量 為液壓泵的轉(zhuǎn)速 為液壓泵的調(diào)節(jié)參數(shù)

60、液壓馬達(dá)的扭矩平衡方程為 其中為液壓馬達(dá)的理論扭矩 為負(fù)載和馬達(dá)在液壓馬達(dá)傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為負(fù)載和馬達(dá)在液壓馬達(dá)傳動(dòng)軸上的粘性阻尼系數(shù) 馬達(dá)的輸入流量為 其中為液壓馬達(dá)的排量 為液壓泵的轉(zhuǎn)速 為回路的總泄漏系數(shù) 為回路的高壓側(cè)壓力 0為液壓泵出口到液壓馬達(dá)入口的容積 為液壓油的 體積彈性模量 經(jīng)推導(dǎo)可得傳遞函數(shù) 4.2 Amesim軟件的介紹 LMS Imagine.Lab AMESim(Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering sy

61、stems)是多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)。使用者使用Amesim軟件進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)模型的建立并通過(guò)自己建立的物理模型完成自己所需數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析。使用者也可以在Amesim軟件中完成元器件或者系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)或動(dòng)能形態(tài)的分析和研究。Amesim軟件作為一款針對(duì)液壓和機(jī)械系統(tǒng)建模的軟件使得其成為在汽車(chē)、液壓和航天航空領(lǐng)域的理想選擇。Amesim軟件通過(guò)建立大量的模型庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)使使用者用一整套AMESim應(yīng)用庫(kù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，所有的這些模型都是經(jīng)過(guò)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。 IMGINE公司本身是一個(gè)從事技術(shù)咨詢的公司，該公司通過(guò)開(kāi)發(fā)Amesim軟件并將其應(yīng)用在世界上與其合作的著名公司和研究所。在這些共同

62、開(kāi)發(fā)的近千個(gè)技術(shù)咨詢項(xiàng)目中為Amesim積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，在。 Amesim能夠使得使用者快速的達(dá)到建模仿真的最后的目的：分析優(yōu)化使用者的設(shè)計(jì)，協(xié)助使用者減少資本，壓縮研發(fā)周期。 LMS Imagine和Lab Amesim能夠讓使用者不需要去關(guān)注冗雜的數(shù)學(xué)建模，專心于物理模型本身且不需要書(shū)寫(xiě)任何程序代碼。 4.3 Amesim液壓仿真分析 使用Amesim軟件完成一個(gè)液壓系統(tǒng)的仿真的過(guò)程一共需要分五分，分別為繪制草圖、子模型建立、參數(shù)設(shè)置、模擬仿真和讀取仿真結(jié)果。 圖4.1 Amesim軟件的草圖模式 如圖4.1為Amesim軟件的草圖模式。在此模式下可以繪制所

63、需要的模型，建立物理模型，繪制草圖。 圖4.2 Amesim軟件元器件庫(kù) 如圖4.2為Amesim軟件在草圖模式下的元器件庫(kù)，在草圖模式下可以從此處選取不同的元器件庫(kù)。其中包含有許多數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)，包括有液壓類、氣壓類、機(jī)械類、控制類、電磁類等等。 圖4.3 液壓元器件庫(kù) 如圖4.3為Amesim軟件在草圖模式下的元器件庫(kù)中的液壓元器件。在草圖模式下雙擊元器件庫(kù)打開(kāi)元器件庫(kù)，在從元器件庫(kù)中尋找自己所需的元器件，單擊鼠標(biāo)左鍵將其拖動(dòng)到白色位置或者單擊鼠標(biāo)右鍵選擇，再將鼠標(biāo)移動(dòng)至適合的位置在單擊鼠標(biāo)右鍵選擇放置該元器件。 Amesim軟件的子模型模式下可以對(duì)已經(jīng)繪制好的草

64、圖進(jìn)行編輯，在此模式下使用者需要對(duì)草圖中的每一個(gè)元器件選擇一個(gè)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，如果草圖中所建立的模型不合理，不能夠形成一個(gè)完整的回路就不能進(jìn)入子模型模式。 圖4.4 子模型選擇 如圖4.4為子模型模式下為某一確定元器件選擇其適合的數(shù)學(xué)模型，如圖所示所選擇界面分為名稱和簡(jiǎn)介，如PV033該數(shù)學(xué)模型下為3位3通液壓控制閥、TFPV033為3為3通熱工水力控制閥，一個(gè)偏向于液壓系統(tǒng)的研究，一個(gè)偏向于熱力學(xué)方面的研究。 Amesim軟件的參數(shù)模式在子模型構(gòu)建完成后點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入?yún)?shù)模式若自模型沒(méi)有構(gòu)建完成則不能進(jìn)入?yún)?shù)模式。 圖4.5參數(shù)設(shè)置的界面 如圖4.5為Amesim

65、軟件在參數(shù)模式下的某一特定的元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的界面如圖所示可以對(duì)該元器件設(shè)置線圈的位移量、線圈的轉(zhuǎn)速、閥的最大流速、壓強(qiáng)等參數(shù)。 Amesim軟件的仿真模式在參數(shù)模式設(shè)置完成后點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入仿真模式，在仿真模式下可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真并查看分析仿真結(jié)果。 圖4.6 仿真模式工具欄 如圖4.6所示為仿真模式工具欄，其包括Run parameters（運(yùn)行參數(shù)）、start Run（開(kāi)始運(yùn)行）、stop run（停止運(yùn)行）。 圖4.7 運(yùn)行參數(shù)的對(duì)話框 如圖4.7為運(yùn)行參數(shù)的對(duì)話框在該對(duì)話框中可以設(shè)定仿真的各個(gè)參數(shù)，如開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、通訊間隔、最大時(shí)間步長(zhǎng)以及誤差等，并可

66、以進(jìn)行運(yùn)行查看仿真結(jié)果。 在進(jìn)行一次仿真結(jié)束后可以點(diǎn)擊任一模型進(jìn)行查看，查看其在仿真過(guò)程中搜發(fā)生的變化。 4.4液壓絞車(chē)系統(tǒng)的Amesim模型建立 圖4.8液壓回路模型草圖 如圖4.8為本次設(shè)計(jì)的液壓回路模型草圖，該草圖由一個(gè)油箱和一個(gè)補(bǔ)油油箱、一個(gè)變排量泵、三個(gè)單向閥、兩個(gè)溢流閥、兩個(gè)電磁換向閥、一個(gè)節(jié)流閥和一個(gè)液壓馬達(dá)構(gòu)成。 圖4.9溢流閥的子模型建立 如圖4.9為溢流閥的子模型建立 圖4.10單向閥的子模型建立 圖4.11排量泵的子模型建立 如圖4.10為單向閥的子模型建立 如圖4.11為變排量泵的子模型建立 圖4.12 換向閥的子模型建立 如圖4.12為換向閥的子模型建立 圖4.13 節(jié)流閥的子模型建立 如圖4.13是節(jié)流閥的子模型建立 圖4.14 液壓馬達(dá)的子模型建立 如圖4.14是液壓馬達(dá)的子模型建立 圖4.15 子模型建立完成 圖4.16 子模型編譯完成 如圖4.15和4.16為本設(shè)計(jì)的子模型建立完成與編譯完成。 圖4.17 變排量泵的參數(shù)確定 圖