大缸径液压支架液压系统的仿真研究

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液压支架是煤矿综采设备的重要组成部分之一,其液压控制系统为高压系统,随着液压支架技术的不断发展,其工作阻力和支撑高度不断提高,对支架液压系统的可靠性及安全保护功能的要求也越来越高。所以,提高液压支架的移架速度和减小液压系统工作过程中出现的压力冲击成为支架生产者和使用者急需解决的问题。本论文以ZY12000/28/64D型液压支架为研究对象,用灰箱建模方法建立液压大系统中液压子元件和液压大系统数学模型的全过程,得到了各个阶段的微分方程,并根据其特点选择了龙格库塔法为求解算法,利用MATLAB/SIMULINK软件进行了仿真研究及优化。通过设置系统参数和仿真参数,运行仿真,得到斜坡响应下升柱阶段立柱下腔的压力曲线和位移曲线,阶跃响应下恒阻溢流、卸载降柱阶段立柱下腔的压力、流量和下降位移曲线以及移架、推溜阶段活塞的位移曲线。通过适当增加安全阀弹簧刚度和阀芯阻尼可以减小阀芯振荡及溢流压力冲击,适当减小液控单向阀液控口直径和增加控制端活塞面积可以减小阀芯振荡卸载压力冲击,适当提高乳化液泵站的额定流量可以缩短移架和推溜工序所需要的时间,提高移架速度。本文的研究工作为提高支架液压系统的移架速度和系统参数优化提供参考依据。
中文摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第8-14页
    1.1 课题背景和意义第8页
    1.2 国内外液压支架的研究状况第8-9页
    1.3 液压系统动态特性的研究状况第9-11页
    1.4 主要研究内容第11-14页
第二章 立柱液压系统的分析研究第14-24页
    2.1 液压支架液压系统的组成及工作原理第14-16页
        2.1.1 支架液压系统的组成及特点第14-15页
        2.1.2 支架液压系统的工作原理第15-16页
    2.2 支架液压系统的承载及工作特性第16-18页
    2.3 支架移架速度的理论计算第18-22页
        2.3.1 静态移架速度分析第18-22页
        2.3.2 动态移架速度分析第22页
    2.4 本章小结第22-24页
第三章 液压系统的数学模型第24-40页
    3.1 灰箱建模法第24-27页
        3.1.1 灰箱建模法的步骤和特点第24-25页
        3.1.2 液压系统灰箱建模原理第25-27页
    3.2 系统建模时需要考虑的一些因素第27页
    3.3 液压元件的数学模型第27-31页
        3.3.1 工作缸第27-28页
        3.3.2 液控单向阀第28-29页
        3.3.3 安全阀第29页
        3.3.4 油泵第29-30页
        3.3.5 电液换向阀第30页
        3.3.6 单向阀第30-31页
    3.4 液压控制系统的拓扑结构图第31-34页
    3.5 立柱控制回路的数学模型第34-38页
        3.5.1 升柱过程的数学模型第34-35页
        3.5.2 恒阻阶段的数学模型第35-36页
        3.5.3 卸载降柱阶段的数学模型第36-38页
    3.6 推移控制回路的数学模型第38-39页
        3.6.1 移架工序的数学模型第38页
        3.6.2 推溜工序的数学模型第38-39页
    3.7 本章小结第39-40页
第四章 液压系统仿真及结果分析第40-60页
    4.1 MATLAB/Simulink 仿真软件第40-41页
        4.1.1 MATLAB 软件的介绍第40页
        4.1.2 SIMULINK 仿真软件介绍第40-41页
    4.2 立柱控制回路的仿真及分析第41-54页
        4.2.1 升柱阶段的仿真及分析第41-47页
        4.2.2 恒阻阶段的仿真及分析第47-49页
        4.2.3 卸载降柱阶段的仿真及分析第49-54页
    4.3 推移控制回路的仿真及分析第54-58页
        4.3.1 移架阶段的仿真及分析第54-56页
        4.3.2 推溜阶段的仿真及分析第56-58页
    4.4 本章小结第58-60页
第五章 结论及展望第60-62页
    5.1 结论第60-61页
    5.2 展望第61-62页
参考文献第62-66页
致谢第66-68页
攻读学位期间发表的学术论文目录第68-69页
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