amesim的装载机工作装置液压系统建模与仿真分析(附件)
装载机在建筑工程等领域应用极其广泛，本文以ZL50型装载机工作装置液压系统为研究对象，介绍了ZL50装载机工作装置液压系统组成与工作过程，应用建模仿真软件AMESim对装载机工作装置液压系统进行了建模，基于现有的实测数据，应用Vib’SYS软件划分了各循环作业段并对数据进行处理，在建立了动臂缸、转斗缸的外负载力数学模型基础上，应用MATLAB软件对各作业段数据进行了处理，制取了动臂油缸外负载力以及转斗油缸外负载力。在设置了工作装置液压系统主要元件参数后，对装载机工作装置液压系统进行了仿真分析。关键词 装载机，工作装置液压系统，AMESim，建模，仿真
目录
1 引言 1
2 装载机工作装置液压系统组成及工作过程 1
2.1 装载机工作装置液压系统组成 1
2.2 装载机工作装置液压系统工作过程 3
3 工作装置液压系统AMESim建模与仿真分析5
3.1 AMESim简介5
3.2 装载机工作装置液压系统建模 7
3.3 装载机外负载力制取10
3.4 工作装置液压系统电磁阀信号制取21
3.5 对元件进行参数设置23
3.6 装载机工作装置液压系统仿真分析25
结论29
致谢30
参考文献31
1 引言
装载机是一种前部有铲斗的液压机器,它在生活中被用于很多方面，尤其是在建筑、铁路、公路、电力、挖矿等这些大型建设性工程中应用很广泛。它不仅可以对土壤、石灰、沙石、松散土等松散物料进行铲装，对矿石、硬土、石方等一些硬的物料也可做轻度作业。装载机的结构也很灵活多变，我们可把装载机做一些轻微的改装用于推土、铲料、举升等工作，也可将其应用于对道路、公路等这些小型，较高端的工程的建设中，在对道路、公路等路基的填挖和对混凝土、沥青等易撒落物料进行运输与集中装卸时，装载机小巧、灵活、效率高的特点就显得尤为重要。装载机还可对不平的地面进行平整，对土壤进行铲装推运，其大功率的特点还使其能够应用于其他物体的牵引。正因为装载机有众多的优点，他在工程建设这一领域具有越来越高的地位。同时，为了在效率，性能，安全性和操作者舒适 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
度方面取得巨大收益，轮式装载机已经受到许多研究人员的重视。
装载机在生活中应用极其广泛，而装载机的工作装置又能够对装载机的操作性、经济性、稳定性产生很大的影响。装载机的工作装置保证了装载机能够在各种复杂工况下对物料进行铲掘、举升、运输、卸料等工作，从而决定了装载机在市场上受欢迎的程度以及最终的价值。装载机工作装置又主要是由工作装置液压系统来控制驱动的。液压系统具有体积小、质量轻、单位质量输出效率高、操纵方便、反应灵敏、运行平稳可靠、可在大范围内实现无极变速等优点。利用液压系统的优点，装载机工作装置性能将会得到较大的完善，从而提高装载机整机作业效率与作业效果。本文通过对装载机工作装置液压系统的工作原理进行分析，利用建模仿真软件AMESim对其建立仿真模型，通过对仿真结果曲线进行分析与装载机实际运行状态对照，可判定所建模型的正确与否，可为后续的优化工作装置液压系统奠定基础。
2 装载机工作装置组成及工作过程
2.1 装载机工作装置组成
装载机能够快速、平稳、方便地对物料进行铲掘、运输与卸料等工作都是由装载机的工作装置支持的，装载机工作装置的优化程度将会直接影响到装载机的价值。铲斗、连杆、摇臂、转斗油缸、动臂、动臂油缸构成了装载机的工作装置[1]，如图21所示。铲斗1、拉杆2、摇臂4、转斗油缸5共同组成了装载机工作装置摇臂机构；动臂3、动臂油缸6组成了装载机工作装置动臂机构。摇臂机构负责装载机对物料的装载与倾卸，动臂机构负责铲斗的上升与下降。
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图21 装载机工作装置简图
1铲斗；2连杆；3动臂；4摇臂；5转斗油缸；6动臂油缸
转斗油缸1、动臂油缸2、换向阀3、液压油箱4、液压泵5、冷凝器6以及一些管路构成了装载机工作装置液压系统，如图22所示。
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图22 装载机工作装置液压系统零部件
1转斗油缸；2动臂油缸；3分配阀；4液压油箱；5工作泵；6液压油散热器
转斗油缸大多有一个，而动臂油缸有两个，双作用安全阀有两个。当装载机工作装置不需要工作时，换向阀会收到一个不工作的信号，则从液压泵输出的液压油到达换向阀后，经换向阀的分配重新流回油箱，动臂油缸与转斗油缸都不动。
动臂的举升与下降，是通过对由液压泵输出的液压油的流向的控制来完成。动臂举升，由液压泵流出的油液流入换向阀，换向阀把油液分配到动臂油缸大腔，动臂油缸长度变长，则动臂举升。动臂下降，则是液压油经换向阀被分配到动臂油缸小腔。
铲斗的铲掘与卸料，也是由换向阀分配来自液压泵的液压油的流向来决定的。铲斗收斗铲掘时，换向阀把液压油分配到转斗油缸大腔，转斗油缸长度增加，在连杆机构的作用下就会进行铲掘工况。铲斗卸料时，换向阀把液压油分配到转斗油缸小腔，转斗油缸变短，装载机铲斗处于卸料工况。
安全阀起保护系统不会因过载而损坏的作用。当动臂油缸大腔进油或转斗油缸大腔进油时，系统需要有一个自我保护装置，防止系统压力足够大，或者动臂油缸长度达到最大值或者转斗油缸长度达到最大值[2]，此时安全阀将会被液压油顶开，油液流出，流回液压油箱，压力重新下降到安全状态。
大、小双作用安全阀中大安全阀与转斗油缸的大腔相连，小安全阀与转斗油缸小腔相连，同时连接回油管道。装载机工作过程中，动臂举升或降低时，转斗油缸内的压力会受到动臂油缸内油压的影响。为了防止有压力的那一腔压力过高，另一腔形成真空的情况发生，两个安全阀一个起泄压作用，一个起补压作用[3]，以使油缸内压力处在安全状态。
2.2 装载机工作装置工作过程
装载机开始工作时，装载机受牵引力作用向物料前进，同时动臂油缸长度减小，动臂下降，使铲斗底面调整到与地面处于同一直线位置为止，方便接下来的插入。接下来铲斗和动臂都不动，加大牵引力，铲斗缓缓插入物料。保持动臂不动，即铲斗高度不变，工作装置转斗油缸长度增加，铲斗在连杆作用下向上翻转，翻转到铲斗口与地面平行位置。此过程装载机仍在前进。装载机继续前进，接下来铲斗油缸不动，动臂上升，举起物料，装载机继续处于前进状态。举到最高点后，动臂与转斗都不动，在牵引力作用下匀速把物料运到卸载点。满载运输到卸载点后，装载机动臂不变，转斗油缸变短，铲斗在连杆作用下向下翻转，卸下物料。接下来为了方便返回，转斗会略微往上翻转。最后动臂下降，返回装载点。
目录
1 引言 1
2 装载机工作装置液压系统组成及工作过程 1
2.1 装载机工作装置液压系统组成 1
2.2 装载机工作装置液压系统工作过程 3
3 工作装置液压系统AMESim建模与仿真分析5
3.1 AMESim简介5
3.2 装载机工作装置液压系统建模 7
3.3 装载机外负载力制取10
3.4 工作装置液压系统电磁阀信号制取21
3.5 对元件进行参数设置23
3.6 装载机工作装置液压系统仿真分析25
结论29
致谢30
参考文献31
1 引言
装载机是一种前部有铲斗的液压机器,它在生活中被用于很多方面，尤其是在建筑、铁路、公路、电力、挖矿等这些大型建设性工程中应用很广泛。它不仅可以对土壤、石灰、沙石、松散土等松散物料进行铲装，对矿石、硬土、石方等一些硬的物料也可做轻度作业。装载机的结构也很灵活多变，我们可把装载机做一些轻微的改装用于推土、铲料、举升等工作，也可将其应用于对道路、公路等这些小型，较高端的工程的建设中，在对道路、公路等路基的填挖和对混凝土、沥青等易撒落物料进行运输与集中装卸时，装载机小巧、灵活、效率高的特点就显得尤为重要。装载机还可对不平的地面进行平整，对土壤进行铲装推运，其大功率的特点还使其能够应用于其他物体的牵引。正因为装载机有众多的优点，他在工程建设这一领域具有越来越高的地位。同时，为了在效率，性能，安全性和操作者舒适 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
度方面取得巨大收益，轮式装载机已经受到许多研究人员的重视。
装载机在生活中应用极其广泛，而装载机的工作装置又能够对装载机的操作性、经济性、稳定性产生很大的影响。装载机的工作装置保证了装载机能够在各种复杂工况下对物料进行铲掘、举升、运输、卸料等工作，从而决定了装载机在市场上受欢迎的程度以及最终的价值。装载机工作装置又主要是由工作装置液压系统来控制驱动的。液压系统具有体积小、质量轻、单位质量输出效率高、操纵方便、反应灵敏、运行平稳可靠、可在大范围内实现无极变速等优点。利用液压系统的优点，装载机工作装置性能将会得到较大的完善，从而提高装载机整机作业效率与作业效果。本文通过对装载机工作装置液压系统的工作原理进行分析，利用建模仿真软件AMESim对其建立仿真模型，通过对仿真结果曲线进行分析与装载机实际运行状态对照，可判定所建模型的正确与否，可为后续的优化工作装置液压系统奠定基础。
2 装载机工作装置组成及工作过程
2.1 装载机工作装置组成
装载机能够快速、平稳、方便地对物料进行铲掘、运输与卸料等工作都是由装载机的工作装置支持的，装载机工作装置的优化程度将会直接影响到装载机的价值。铲斗、连杆、摇臂、转斗油缸、动臂、动臂油缸构成了装载机的工作装置[1]，如图21所示。铲斗1、拉杆2、摇臂4、转斗油缸5共同组成了装载机工作装置摇臂机构；动臂3、动臂油缸6组成了装载机工作装置动臂机构。摇臂机构负责装载机对物料的装载与倾卸，动臂机构负责铲斗的上升与下降。
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图21 装载机工作装置简图
1铲斗；2连杆；3动臂；4摇臂；5转斗油缸；6动臂油缸
转斗油缸1、动臂油缸2、换向阀3、液压油箱4、液压泵5、冷凝器6以及一些管路构成了装载机工作装置液压系统，如图22所示。
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图22 装载机工作装置液压系统零部件
1转斗油缸；2动臂油缸；3分配阀；4液压油箱；5工作泵；6液压油散热器
转斗油缸大多有一个，而动臂油缸有两个，双作用安全阀有两个。当装载机工作装置不需要工作时，换向阀会收到一个不工作的信号，则从液压泵输出的液压油到达换向阀后，经换向阀的分配重新流回油箱，动臂油缸与转斗油缸都不动。
动臂的举升与下降，是通过对由液压泵输出的液压油的流向的控制来完成。动臂举升，由液压泵流出的油液流入换向阀，换向阀把油液分配到动臂油缸大腔，动臂油缸长度变长，则动臂举升。动臂下降，则是液压油经换向阀被分配到动臂油缸小腔。
铲斗的铲掘与卸料，也是由换向阀分配来自液压泵的液压油的流向来决定的。铲斗收斗铲掘时，换向阀把液压油分配到转斗油缸大腔，转斗油缸长度增加，在连杆机构的作用下就会进行铲掘工况。铲斗卸料时，换向阀把液压油分配到转斗油缸小腔，转斗油缸变短，装载机铲斗处于卸料工况。
安全阀起保护系统不会因过载而损坏的作用。当动臂油缸大腔进油或转斗油缸大腔进油时，系统需要有一个自我保护装置，防止系统压力足够大，或者动臂油缸长度达到最大值或者转斗油缸长度达到最大值[2]，此时安全阀将会被液压油顶开，油液流出，流回液压油箱，压力重新下降到安全状态。
大、小双作用安全阀中大安全阀与转斗油缸的大腔相连，小安全阀与转斗油缸小腔相连，同时连接回油管道。装载机工作过程中，动臂举升或降低时，转斗油缸内的压力会受到动臂油缸内油压的影响。为了防止有压力的那一腔压力过高，另一腔形成真空的情况发生，两个安全阀一个起泄压作用，一个起补压作用[3]，以使油缸内压力处在安全状态。
2.2 装载机工作装置工作过程
装载机开始工作时，装载机受牵引力作用向物料前进，同时动臂油缸长度减小，动臂下降，使铲斗底面调整到与地面处于同一直线位置为止，方便接下来的插入。接下来铲斗和动臂都不动，加大牵引力，铲斗缓缓插入物料。保持动臂不动，即铲斗高度不变，工作装置转斗油缸长度增加，铲斗在连杆作用下向上翻转，翻转到铲斗口与地面平行位置。此过程装载机仍在前进。装载机继续前进，接下来铲斗油缸不动，动臂上升，举起物料，装载机继续处于前进状态。举到最高点后，动臂与转斗都不动，在牵引力作用下匀速把物料运到卸载点。满载运输到卸载点后，装载机动臂不变，转斗油缸变短，铲斗在连杆作用下向下翻转，卸下物料。接下来为了方便返回，转斗会略微往上翻转。最后动臂下降，返回装载点。
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