挖掘機 外文翻譯 外文文獻中英翻譯

挖掘機臂液壓系統(tǒng)的型化參量估計要首先介紹了液壓挖掘機的一個改裝的電動液壓的比例系統(tǒng)根據(jù)負載獨立流量分配（LUDV）系統(tǒng)的原則和特以動臂液壓系統(tǒng)為例并忽略液壓缸中的油大量泄漏，建立一個力平衡方程和一個液壓缸的連續(xù)性方程?；陔妱右簤旱谋壤y門的流體運動方程，測試的分析穿過閥門的壓力的不同。結(jié)果顯示壓力的差異并不會改變負載，此時負載接近2.0MPa.然假設(shè)穿過閥門的液壓油與閥芯的位移成正比并且不受負載影響,出了一個電液控制系統(tǒng)的簡化模型。同時通過分析結(jié)構(gòu)和承重的動臂裝置，并將機械臂的力矩等效方程與旋轉(zhuǎn)法、參數(shù)估計估計法結(jié)合起來建立了液壓缸以等質(zhì)量等為參數(shù)的受力平衡參數(shù)方程最后用階躍電流控制電液比例閥來測試動臂液壓缸中液壓油的階躍響應(yīng)根據(jù)實驗曲線閥門的流量增益系數(shù)被確定為

4

m

/(s，并驗證了該模型。關(guān)鍵詞挖掘機，電液比例系統(tǒng)，負載獨立流量分配（LUDV）系統(tǒng),建模，參數(shù)估計1

ccc21ccc1212ccc21ccc1212123l2123112l212由于液壓挖掘機具有高效率、多功能的優(yōu)點，所以被廣泛應(yīng)用于礦山，道路建設(shè)，民事和軍事建設(shè)，危險廢物清理領(lǐng)域。液壓挖掘機在施工機械領(lǐng)域中也發(fā)揮了重要作用.前，機電一體化和自動化已成為施工機械發(fā)展的最新趨勢。因此，自動挖掘機在許多國家逐漸變得普遍并被認為重點。挖掘機可以用許多控制方法自動地控制操作每種使用方法，研究員必須知道操作器結(jié)構(gòu)和液壓機構(gòu)的動態(tài)和靜態(tài)特.即確切的數(shù)學(xué)模型有利于控制器的設(shè)計。然而，來自外部的干擾使得機械結(jié)構(gòu)模型和各種非線性液壓制動器的時變參數(shù)很難確定。關(guān)于挖掘機時滯控制的研究已經(jīng)有人在研究了。NGUYEN利用模糊的滑動方式和阻抗來控制挖掘機動臂的運動SHAHRAM等采取阻抗對挖掘機遠距傳物的控制。液壓機構(gòu)非線性模型已經(jīng)由研究員開發(fā)出來了然而，復(fù)雜和昂貴的設(shè)計控制器限制了它的應(yīng)用。在本文，根據(jù)提出的模,據(jù)工程學(xué)和受力平衡，挖掘機臂液壓機構(gòu)模型簡化為連續(xù)均衡的液壓缸和流動均衡的電液比例閥；同時,定了模型的參量的估計方法和等式。2液壓挖掘機的挖掘研究結(jié)果如圖。在圖中,表示液壓缸，動臂的重力，斗桿，鏟斗的重力等在B點合力，其方向是沿著液壓缸AB方向；F可分解成F和F，他們的方向分別為垂直于和平行于OB，加速度a的方向與F是相同的并且也可以分解成a和；G,和G分別是動臂，斗桿和鏟斗的重心；m,m，m是它們各自的質(zhì)量且能通過實驗給m=868.136kg=357115kgandm，和O是鉸接點;′，G′和′分別是和在X上的投影。挖掘機的臂被認為是一個三個自由度的的機械手（三個測斜儀分別裝在動臂，斗桿和鏟斗)跟蹤控制實驗,其目標軌跡是根據(jù)挖掘機機械手運動學(xué)方程確定的。然后，動臂，斗桿和鏟斗的動作有操作員控制。為了適應(yīng)自動控,普通液壓控制挖掘機應(yīng)改造電動液壓控制挖掘機?；赟W—85型原有的液壓系統(tǒng)把先導(dǎo)液壓控制系統(tǒng)更換為先導(dǎo)電液控制系統(tǒng).新改進的液壓系統(tǒng)如圖2示.在這系統(tǒng)中，因為動斗桿和鏟斗具有相同的特點，將動臂的液壓系統(tǒng)作為一個例子。在先導(dǎo)電液控制系統(tǒng)中，先導(dǎo)電液比例閥是在原始的SX-l4要閥門基礎(chǔ)上增加比例泄壓閥衍生出的并且用電子手柄替代液壓手柄。挖掘機的改裝系統(tǒng)仍是具有良好的可控性的LUDV系統(tǒng)（圖)。在圖中，y是可移動的活塞的位移;Q和Q分別代表流進和流出液壓缸的流量；p，p，p和

r分別表示汽缸的有桿腔和無桿腔，系統(tǒng)和回油路的壓力；A和A分別表示汽缸的有

vv桿腔和無桿腔的面積；x代表閥芯的位移;代表加載的負載；圖挖機作裝示意圖圖挖機壓系統(tǒng)示意圖

vvIsvvIvvvIsvvIvdd圖改后壓系統(tǒng)示意圖33。1電動液壓的比例閥門動力學(xué)特性在本文中，電液比例閥包括比例減壓閥和主要閥。傳遞功能從輸入液流的閥芯位移可如下：X（s）／I（）=K／（)（1其中X是x的拉普拉斯變換值，單位為m;K是電液比例閥獲得的液流,位為m/A；b是一階系統(tǒng)的時間常數(shù)，單位為；I=I(t)-I，I（t）和I分別表示比例閥門的控制潮流和克服靜帶的各自潮流，單位為A.3.2電動液壓的比例閥門的流體運動方程在本文中,驗性機器人挖掘機采取了LUDV系統(tǒng)據(jù)LUDV系統(tǒng)的理論以得到流體運動方程：

ds1vqds1vqwx1

v

2

1

dd

t)2(t)1rwx2

v

2

2

=

dd

vv

p(t)2rt)

其中是負荷傳感閥門的壓力差單為c是徑流系數(shù)，單位為m／（N·s;w是管口的面積梯度單位為

2

／ρ是油密度單位為；2分別為二個管口壓力，單位為MPa當(dāng)挖掘機流程沒有飽和時，是一幾乎恒定在本文中，其值由實驗測試得到。在圖4，p，分別表示系統(tǒng)壓力、負荷傳感閥門壓力和它們的壓力差；s壓力系統(tǒng)的實驗曲線顯示三種不同的壓力值雖然p和p隨著荷載而改變，但是他們的區(qū)別不會隨著荷載而改變值接近對此橫跨閥門的流量的作可以被忽略。假設(shè)，流過閥門的流量與管口閥門的大小成比例，并且荷載不影響流那么方程(2）能被

簡化為Q=Kx（t)，I(t≥0

其中K是閥門流量系數(shù)，單位為m

2

且w2/d

壓力時間圖動移壓力曲線圖3。3液壓缸的連續(xù)性方程一般來說,程機械不允許外泄前外在泄漏可以通過密封技術(shù)控制一方面，

????1???c????1???cf20c21c1由實驗證明了挖掘機內(nèi)部泄漏是相當(dāng)小的。因此,壓機構(gòu)內(nèi)部和外在泄漏的影響可以被忽略。當(dāng)油流進汽缸無桿腔并且進入到有桿腔內(nèi)時，連續(xù)性方程可以寫成：Ay/11

c

p/c2222其中V和V分別表示流入及流出的液壓缸液體的體積單位是積模量（包括液體，油中的空氣等單位是N/m2。3。4液壓缸力的平衡方程

;

是有效體據(jù)推測,壓缸中油的質(zhì)量可以忽略,而且負載是剛性的那么可以據(jù)牛頓的法律得到液壓缸的力量平衡等式:ApmF12其中B是黏阻止的系數(shù)，單位是N·s/m。

（6）3。5電動液壓的比例系統(tǒng)簡化的模型方程（4）—(6)在拉伯拉斯變換以后,簡化的模型可以表達為：Y（7)f0其中Y是拉伯拉斯變換得到的K?A/A；b=VV；=VV；a=BVVaAA。214從塑造的過程和方程（7中可以得到在確切的簡化的模型中與結(jié)構(gòu)，運動情況以及挖掘機動臂的體位有關(guān)的所有參量。而且，這些參量是時.因此要得到這些參量的準確值和數(shù)學(xué)等式是相當(dāng)難的。要解決這個問題，本文提出了估計方程和方法來估算模型中的這些重要參數(shù)。4.1估算液壓缸負載液壓缸臂上的負載(假定沒有外部負載）由動臂斗桿和鏟斗上的負載組成。在圖1中，動臂，斗桿和鏟斗分別繞著各自的鉸接點旋轉(zhuǎn).此他們的運動不是沿著汽缸的直

11Flsinl11123123c11Flsinl11123123c1GGOG1123GGGql線運動,就是說他們的運動方向與方程（5）中y的方向是不同的。因此方(6）中的m能簡單的認為是動臂，斗桿和鏟斗質(zhì)量的總和。考慮到機械手的坐標軸心O，機械手的轉(zhuǎn)矩和角加速度可考慮如下：FlFlc1OBBalasinlc1OBOB其中的M和別是工作裝置對的轉(zhuǎn)矩和角加速度l度；由轉(zhuǎn)動定律M=J得：cO，即：

QB

是點到點的長aJlc

2

OB

（9)其中的J是工作裝置指向的等效轉(zhuǎn)動慣量,單位是kg·

2

；并且寫成如下式子JJml1

2

OG

Jml22

2

OG

l3

2

O

（10J，和分別是動臂斗桿和鏟斗對各自的中心的慣性力矩;們的值可以通過模擬動態(tài)模型得出=450.9N·mJ=240.2N=94。9N·。比較方程（9）和，可以得出點B的等效質(zhì)量：J/l

2

OB

（114。2液壓缸負載的估算工作裝置對于O等效力矩等式為：FlcB

sin

m1

mglgl23

(12）其l

,ll

分別表示點到G′和三點的距離那么反力負荷為：Fmglglglc1

l

B

sin

（134.3增益系數(shù)閥流量的估計流量傳感器可以測量泵的流量。用于這項工作的儀器為多系5050。動臂液壓缸流量的階躍響應(yīng)在電液比例閥控制下的結(jié)果如圖

5所示。同時，該曲線驗證等式(11)根據(jù)實曲線和等式(（4)可確定KK的范圍那么根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)我們可得出：KK=2m

·A)。

vvGI流量（L/min）時間圖5動液壓缸流量的階躍響在電液比例閥控制下的曲線圖5（1）電液控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是根據(jù)挖掘機的特點發(fā)展起來的。假定流過閥的流量與閥口大小成正比,忽略液壓系統(tǒng)的內(nèi)部和外部泄漏影響簡化模型可得到：s)bsF(s)]/[s11的位移。

2

s)],其中Y（）和X（）分別是活塞和閥芯1(2）從電液控制系統(tǒng)的模型中，我們可以得到等效的質(zhì)量

J/l

2

OB

，承載力Fl

gll3

),量增益系數(shù)的值KKl=。825×10

—4

3

（·A)，中

K是電液比例閥的增益系數(shù)。出自：中南大學(xué)學(xué)報（英文版)2008年第15第期82386頁Modelingandforhydraulicsystem

excavatorarmHEQingHAOPeng,ZHANGAbstractAretrofittedelectroproportionalforwasintroducedfirstly.Accordingprinciplecharacteristicofloaddistribution（）system，anexampleandtheleakagecylinderandthemassofoilinit,aequilibriumacontinuousequationofweresetonequationof—proportionalpressurepassingthroughthepressureweretestedandanalyzed.resultsshowthatthedifferenceofdoesnotwithloaditto2。。theflowidproportionaltospooldisplacementandisnotinfluencedbyload，aofelectro—hydraulicwasputforward.Atthesamebythestructureload—bearingofboom，momentequationofwithrotatinglawtheestimationandforsuchasmassandforceofhydraulic-cylinderup.Finally,stepofflowofcylinderwastestedwhentheelectro-hydraulicproportionalvalvethestepcurrent。ontheexperimentcurve,theflowcoefficientofvalveunidentified3·Athemodeisverified.Keywords：，Hydraulic-cylinderLoadflowdistribution（system，Modeling，Parameterestimation

cccl1ccl12l212cccl1ccl12l2123l213l23Foritsefficiencyandmultifunction，iswidelyinmines，building，civilandmilitary，wasteareas．a(chǎn)nroleinconstructionmachines．Nowadays,mobilizationbeenlatesttrendconstructiontheautomaticexcavatorgraduallypopularinmanyis．Manycanbetocontrolmanipulatorofmethodisused，researchersmustknowofmanipulatoranddynamicandstaticcharacteristicsofThatis,themathematicalmodelshelpfultodesigncontroller．However,itisdifficulttomodel—variableparametersinmechanicalstructuresvarioushydraulicactuators,anddisturbancefromoutsideResearchestimedelaycontrolforwereoutinRefs．usedfuzzyslidingmodecontrolimpedancetheofexcavator'smanipulator．SHAHRAMadoptedimpedancetoteleportedexcavatormodelsofhydraulicwerebysome。itiscomplicatedandexpensivedesign，whichapplication．based，boomofexcavatorwastobyconsideringtheequilibriumcontinuousofflowequationofproportionalsameandequationsforofwere．OverviewofexcavatorThebackhoeisinIn1Ftheresultantforceof，ofboomdipper，onBwhoseisAB；FcandecomposedintoFFverticalandtoofB，accelerationwhosethatof，accandecomposedintoaanatoo;G,GG

3gravityofrespectivelymtheofthem，canbym=868.136kg,m=357。andm=210.736kg)OOthehinged′andGprojectionsof，onaxis，．

1l2r1l2r12vTheofwasconsideredamanipulatorwithof（threeweresetonboomdipperand，respectively)．Inexperimentobjectivewerebasedofexcavator’smanipulator．ofanwasbycontroller．tofor．controlshouldberetrofittedtoelectro—originalhydraulicsystemof—85．Thehydraulicwasbyanelectro-hydraulicretrofittedsystemisinthiswork，because，anofthecharacteristics，thehydraulicsystemofwastakenasexample．In—pilot，pilot—proportionalvalveswerefromaddingproportionalreliefvalvesSX—l4valve，pilothandlewasby．ThesystemofwasstilltheLUDV）ofwithgoodcontrollability．，yisdisplacementofpiston；QandQflowsintocylinder；，p，pppressuresofandrodsidesof，returnoil，respectively；AAareasofinheadrodofcylinder,respectively；xistheof；equivalentofFlg.1diagtamofexcavator’sarm

。2Schematicretrofittedelectrohydraulicsystemof。3Schematicofhydraulicsystemafterretrofitting

vIsvvIvddds1s,vIsvvIvddds1s,Model—hydraulicproportionalsystem3.1Dynamics—hydraulicproportionalInthiswork,proportionalofproportionalreliefvalves．Afunctiontoofcanobtainedfollows：X(s)

／

v

（

I

／

(1+b)(1）whereXistheLaplacetransformofx，m;KiscurrentgainofproportionalA;bisthetimeoffirstsystem,s:I=I(t）—IIaretheofproportionaltoband,A．。Flowelectro-hydraulicproportionalvalveInthis，LUDVwasinexperimentalexcavator．totheoryofLUDVsystem，theflowequationcanbegottenwx1

v

2

1

dd

t)2(t)1r

(2)wx2

v

2

2

=

dd

vv

p(t)2rt)

(3)wherespring-settingpressureofsensevalve，cflowcoefficientm

5

／(N·s);wistheoforifice，

2

／m；istheoildensity,kg／mtheorificespressure，M．theflowof1isnotsaturated,anearlyconstant．work，thewastestedandgottenbyInFig.4thethepressureanddiferenceofpressurerespectivelyTheexperimentcurvesofsystemtheofthreekindsofpressures．AlthoughPsplschangewithdifferencenotwithload,theapproximatesto，theeffectofontheacrossthevalvebeneglectedItisthatflowacross

1v???1v????1theisproportionaloforificevalvetheflowisnotinfluencedload．Then，2）besimplified=K（t≥0

whereistheofvalve,

／Kw

Flg.4experimentunderboommoving3。ContinuityhydrauliccylinderconstructionmachinedoespermitexternalAt，thecancontrolledby．the，ithasthatleakageisquitebytheinfluenceofcanignored．WhenoilflowsintoheadofdischargesfromrodcanwrittenasAy/11p/2222

cc

(5)whereVandVarevolumesoffluidintothe，m

3

;

themodulus(includingliquid,airoilandsoonN/m

2

．3.4ForceequationhydrauliccylinderItassumedmassofoilincylinderistheloadrigid.forceequilibriumofhydrauliccanbefrom

???c1???c112c1123111Newton’ssecondlaw:ApmF12whereBis，N·s／m．3.5modelelectro—hydraulicproportionalsystem

（6)AftertheLaplaceofEqns(4-(6)expressedasY（7)f01whereY(s)istheof；bK?AVA/A；V=VV=BVVacq2

VAA1

。FromofmodelingEqnitthatallparametersintherelatedstructure。theofexcavator'sarmaretimevariable。SoitisquitedifficulttoofTosolvethisproblem,thoseimportantparametersofmodelapproximatelybytheestimationequationmethodproposedwork．4。estimationhydrauliccylinderTheloadofcylinder(itassumedthereisexternalload）consistsofboom，dipperbucket．。，boom，bucketrotatearoundO，，respectively．theirmotionsnotstraightlinemotionsaboutthatistosay，theiraredifferentfromYinEqn.(5)．So,minEqn.（simplythemassofdipperand．ConsideringOatanaxisoftheandaccelerationcanbegivenfollows:MlFlc1OBOalasinlc1OBOB

(8)whereMarethetorqueangularaccelerationofmanipulatortoO，respectivelyl

thelengthfrompointOpointB．torotating：

1123123c1GG1123123c1GGGOG1123GGqlM=JgetlcOB

c

lOthat

J/lc

2

OB

（9）whereJtheoftopoint，·beasfollows：

2

，itJJml1

2

OG

Jml22

2

OG

l3

2

O

J,Jaretheinertiaofboom，dipper