高空路灯车工作装置液压系统热特性,  广州高空路灯车出租, 广州高空路灯车租赁, 广州高空路灯车价格  研究液压系统是高空路灯车工作装置工作的动力源，高空路灯车动力输出，操作指令的完成都得依靠液压系统。在保证转向和工作性能的前提下，减小液压系统的能量损失，降低液压系统的油温，提高机器可靠性是高空路灯车技术改进关键技术之一。液压系统的能量损失主要包括压力损失、容积损失和机械损失，由能量守恒可知这些损失最终会转换成热量，从而引起液压系统油液温度的升高。液压系统油液发热、温度高，会使油液粘度降低，影响液压泵的容积效率，导致整个液压系统效率降低，会造成工作无力以及工作压力降低等故障。本章采用ADAMS和AMESim联合仿真的方法高空路灯车液压系统热特性进行分析。

       工作装置动力学仿真模型工作装置动力学仿真模型。 工作装置虚拟样机模型通过ADAMS和AMESim两个软件的联合仿真，将工作装置与液压系统的相互作用进行耦合，更能反映系统实际的工作状态。根据高空路灯车工作装置的实际尺寸，建立虚拟样机模型。高空路灯车工作装置虚拟样机模型由动臂油缸、动臂、转斗油缸、摇臂、连杆、铲斗等组成。高空路灯车一个循环作业过程工作装置所受的载荷有插入阻力、翻斗阻力、物料的重量和自身的重量。由于I型铲装作业周期最短，产生的热量最多，因此本文仅I型作业进行分析，其它作业方式的分析方法类同。样机模型添加转动副（Revolute）和移动副（Translational），施加载荷包括收斗阻力和物料重力,用STEP函数定义动臂油缸和转斗油缸的动作。

     工作过程受力分析高空路灯车工作过程中工作装置主要有四种动作，每个动作下铲斗所受的力均不相同，因此要分析液压系统首先要计算出不同动作下的受力。 插入过程中，当插入阻力最大时物料重量也同时达到最大，取物料重量为50kN。阻力的大小一般根据经验公式计算：铲斗满载翻转过程中最大阻力矩为：铲斗翻转时的最大阻力为：90kN)MFx  为高空路灯车工作装置液压系统原理，该系统采用双泵合流优先转向和先导控制的液压系统，通过控制多路阀的换向实现铲斗翻转（铲装）→动臂提升锁紧（运输)→铲斗前倾(卸载)→动臂下降。转斗油缸上的平衡阀起限压保护作用，能有效防止液压元件因液压系统压力过高而受损。单向阀的作用是给系统补油。1.工作泵；2.安全阀；3.多路换向阀；4.动臂油缸；5.单向阀；6.转斗油缸；7.先导系统；8.平衡阀.   液压系统工作过程中产生的热量主要通过发热源壳体的散热（包括液压泵、液压阀和液压油缸等）、油箱的散热和散热器的散热，其余未散掉的热量则留在液压油中使油液温度升高。

     优先卸荷阀热力学模型该款高空路灯车采用双泵合流优先卸荷液压系统。当高空路灯车不转向时，通过转向泵的油液经由优先阀和单向阀全部流向工作液压系统，实现合流。当工作液压系统的压力达到卸荷阀的设定压力时，转向液压系统卸荷，同时由于单向阀的作用，工作液压系统的压力得以保持。1.转向泵；2.工作泵；3.转向安全阀；4.工作安全阀；5.优先阀；6.单向阀；7.过滤器；8.卸荷阀.   当工作系统压力超过卸荷安全阀调定压力时，卸荷安全阀开启，油液直接卸荷回油箱，解决了优先阀高压不能卸荷的问题，实现了高压小流量的工况要求。 液压泵热力学模型泵的效率损失全部转化为热量，主要分为容积损失和机械损失，功率损失为：651vmovmpq  液压泵的热力学模型，流量和压力传感器测得的数据根据公式4.5计算的产热量赋予液压泵容积腔，部分热量通过壳体散掉（流和辐射），其余的热量被油液带走。

      液压系统管路较多，管路的压降主要由沿程阻力损失和局部压力损失， 管路的压力损失全部转化为热量，产热量为：22  管路的热量传递过程，油液的热量与管路内壁进行流换热，热量然后由管路内壁传导到外壁，然后与空气进行流换热和辐射换热，管路的热力学模型。 根据以上各个元件的热力学模型,用AMESim搭建的液压系统整体热力学仿真模型。该模型主要由驱动模块、热液压模块和冷却模块等组成。仿真模型主要元件的参数。一个循环工况内发动机转速的变化曲线，取发动机的近似转速作为仿真的输入信号。

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      仿真模型的有效性为了验证仿真模型的准确性，将不同工作元件的仿真结果与试验结果进行了比。从比结果可以看出，在I型作业下压力特性的仿真结果与试验结果具有较好的一致性，说明该仿真模型准确、可靠，可以用于进一步的研究。 液压系统动态特性仿真结果配置卸荷阀后I型作业工况液压系统工作压力和流量如图4.12和4.13所示。由图可知，在铲装完后收斗动作时工作装置液压系统压力达到16MPa，液压油高压溢流，此时转向泵出口油液则经卸荷阀低压卸荷直接流回油箱。在举升动臂时，由于工作泵出口压力低于14MPa，此时转向泵出口液压油经优先阀合流到工作装置液压系统中，实现双泵合流共同举升动臂。  液压泵和工作泵的输入功率以及液压系统的总输入功率，在举升过程中（约22s时）发动机出现失速现象，转速降低，导致液压系统的输入功率突然降低。  液压系统的主要产热元件主要为液压泵、液压油缸、液压管路以及溢流阀和换向阀等。液压泵的散热量主要取决于泵的容积效率，因此提高液压泵的容积效率能够有效减小液压系统的发热量，同时整个液压系统的效率影响较大。 一个循环工况下工作泵和转向泵的产热量变化，在铲掘过程和动臂举升过程中两个泵产生的热量较多，主要是高压溢流压力损失造成的。  为了更好的了解液压系统各元件的热源分布，计算了液压系统在一个循环工况内不同的动作时不同元件的产热量分布情况。从图中可以看出产热源主要是阀、泵、油缸和管路四部分，四种作业下多路阀以及卸荷阀的产热量最多，主要原因是各类阀的频繁开启和换向导致较高的溢流损失产生较多的热量。其次是工作液压泵和转向液压泵也产生较多的热量，主要原因是液压泵内泄漏使其功率损失增大，磨损严重，继而产生热量，因此要选用容积效率高的液压泵。此外，液压缸的机械损失和管路的压力损失也会产生一定的热量。动臂回收工况液压系统油液流量较大，液压管路的阻力较大。

     液压系统达到热平衡后液压油散热器的散热量的变化，由于作业工况下不同的动作通过散热器的流量不断变化，产生的热量也不一致，致使散热器的散热量在一定范围内波动，平均值约为10.5kW。 系统各部分的散热量分布情况可以看出，液压系统产生的热量主要通过散热器、油箱、管路和热源本身四种途径散掉，当达到热平衡时发热量和散热量相等。其中，散热器的散热量最大，约占系统总散热量的75%，油箱的散热量约占12%，管路的散热量约占8%，发热元件自己散掉的热量约为5%。

     环境温度液压系统热平衡的影响油箱与空气的流换热量：QkAt  k为流换热系数；A为散热面积；Δt为油箱内外的温差。72管路的流换热过程与油箱类似，辐射换热计算采用较简单的模型，辐射换热量：44ij  其中：为壳体材料黑度；σ为斯忒芬-波尔斯曼常数；Ti为壳体表面温度；Tj为环境温度。  不同环境温度下的液压油箱的散热量变化，当外界环境温度为30℃时，油箱与空气的换热量（包括辐射换热和流换热）为2.7kW，当环境温度降低为10℃时，油箱散热量增大为3.3kW，相比环境温度为20℃下的散热量提高了7%。为不同环境温度下的液压系统的热平衡温度，当外界环境温度为30℃时，邮箱中液压油的热平衡温度为83℃，当环境温度为10℃时，液压油的热平衡温度为76.5℃，均超过了液压油的最佳工作温度，仿真结果表明环境温度液压系统的热平衡具有重要的影响。同时，液压系统现有的冷却系统不能满足散热需求。

     散热器背压单向阀的影响增加散热功率主要有以下几种方法：1.增大散热器的散热面积；2.增加通过散热器的液压油流；3.提高散热器的散热效率。由于动力舱的空间限制以及舱内多个散热器的紧密布置，很难增大散热器的面积，同时由于液压油散热器和冷却液散热器以及传动油散热器串联排列，各个散热器的散热效率相互制约，所以现有的散热模块结构布置很难进一步提高散热能力。与散热器并联的单向阀起到调节通过散热器的流量的作用，开启压力出厂设置为0.18MPa。当回油散热器压差在0.18MPa时，大部分液压油不经冷却直接流回油箱。单向阀开启压力过小会减小通过散热器的油液流量，使散热量降低，而如果开启压力过大，会使油液压力损失过大，造成散热器内部翅片的损坏，甚至爆裂，同时会使系统发热量增加，因此单向阀的开启压力的大小液压系统具有重要的影响。采用AMESim软件中的批处理功能单向阀的开启压力进行调试，最终选择单向阀的开启压力为0.25MPa，优化前后通过散热器的流量和压差。从图中可以看出优化后散热器的流量有所增大，同时压差也随着增大，但在国标规定的安全范围内。优化后液压系统热平衡温度较改进前降低了1℃。尽管现有的冷却系统进行改进后热平衡有所改善，但是散热量仍较小液压系统热平衡温度仍然较高，仍存在过热问题，因此将风冷型散热器换为液冷型散热器是目前提高液压系统热平衡切实可行的解决办法，新型温控热管理系统在将下章中详细介绍。

      以轮式高空路灯车工作装置液压系统为研究象，通过ADAMS软件建立工作装置的动力学虚拟样机模型，通过AMESim软件建立了液压系统一维热仿真模型，采用联合仿真的方法分析了工作装置液压系统的产热和散热特性，得到了不同工况下液压系统不同部分热源产热量的分布情况，得到了液压系统散热量的分布以及环境温度热平衡的影响，最后现有液压系统进行了优化，优化后散热量有所提高，但是并不能从根本上解决高温情况下液压系统的过热问题，因此改进现有的冷却系统是改善热平衡的有效方法。

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