挖掘機(jī) 外文翻譯 外文文獻(xiàn)中英翻譯

挖掘機(jī)臂液壓系統(tǒng)的型化參量估計(jì)要首先介紹了液壓挖掘機(jī)的一個(gè)改裝的電動(dòng)液壓的比例系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載獨(dú)立流量分配（LUDV）系統(tǒng)的原則和特以動(dòng)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(gè)力平衡方程和一個(gè)液壓缸的連續(xù)性方程。基于電動(dòng)液壓的比例閥門(mén)的流體運(yùn)動(dòng)方程，測(cè)試的分析穿過(guò)閥門(mén)的壓力的不同。結(jié)果顯示壓力的差異并不會(huì)改變負(fù)載，此時(shí)負(fù)載接近2.0MPa.然假設(shè)穿過(guò)閥門(mén)的液壓油與閥芯的位移成正比并且不受負(fù)載影響,出了一個(gè)電液控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型。同時(shí)通過(guò)分析結(jié)構(gòu)和承重的動(dòng)臂裝置，并將機(jī)械臂的力矩等效方程與旋轉(zhuǎn)法、參數(shù)估計(jì)估計(jì)法結(jié)合起來(lái)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(lái)測(cè)試動(dòng)臂液壓缸中液壓油的階躍響應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線閥門(mén)的流量增益系數(shù)被確定為

4

m

/(s，并驗(yàn)證了該模型。關(guān)鍵詞挖掘機(jī)，電液比例系統(tǒng)，負(fù)載獨(dú)立流量分配（LUDV）系統(tǒng),建模，參數(shù)估計(jì)1

ccc21ccc1212ccc21ccc1212123l2123112l212由于液壓挖掘機(jī)具有高效率、多功能的優(yōu)點(diǎn)，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(xiǎn)廢物清理領(lǐng)域。液壓挖掘機(jī)在施工機(jī)械領(lǐng)域中也發(fā)揮了重要作用.前，機(jī)電一體化和自動(dòng)化已成為施工機(jī)械發(fā)展的最新趨勢(shì)。因此，自動(dòng)挖掘機(jī)在許多國(guó)家逐漸變得普遍并被認(rèn)為重點(diǎn)。挖掘機(jī)可以用許多控制方法自動(dòng)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(jī)構(gòu)的動(dòng)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(jì)。然而，來(lái)自外部的干擾使得機(jī)械結(jié)構(gòu)模型和各種非線性液壓制動(dòng)器的時(shí)變參數(shù)很難確定。關(guān)于挖掘機(jī)時(shí)滯控制的研究已經(jīng)有人在研究了。NGUYEN利用模糊的滑動(dòng)方式和阻抗來(lái)控制挖掘機(jī)動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)SHAHRAM等采取阻抗對(duì)挖掘機(jī)遠(yuǎn)距傳物的控制。液壓機(jī)構(gòu)非線性模型已經(jīng)由研究員開(kāi)發(fā)出來(lái)了然而，復(fù)雜和昂貴的設(shè)計(jì)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(jī)臂液壓機(jī)構(gòu)模型簡(jiǎn)化為連續(xù)均衡的液壓缸和流動(dòng)均衡的電液比例閥；同時(shí),定了模型的參量的估計(jì)方法和等式。2液壓挖掘機(jī)的挖掘研究結(jié)果如圖。在圖中,表示液壓缸，動(dòng)臂的重力，斗桿，鏟斗的重力等在B點(diǎn)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(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)給m=868.136kg=357115kgandm，和O是鉸接點(diǎn);′，G′和′分別是和在X上的投影。挖掘機(jī)的臂被認(rèn)為是一個(gè)三個(gè)自由度的的機(jī)械手（三個(gè)測(cè)斜儀分別裝在動(dòng)臂，斗桿和鏟斗)跟蹤控制實(shí)驗(yàn),其目標(biāo)軌跡是根據(jù)挖掘機(jī)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)方程確定的。然后，動(dòng)臂，斗桿和鏟斗的動(dòng)作有操作員控制。為了適應(yīng)自動(dòng)控,普通液壓控制挖掘機(jī)應(yīng)改造電動(dòng)液壓控制挖掘機(jī)。基于SW—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(jìn)的液壓系統(tǒng)如圖2示.在這系統(tǒng)中，因?yàn)閯?dòng)斗桿和鏟斗具有相同的特點(diǎn)，將動(dòng)臂的液壓系統(tǒng)作為一個(gè)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(mén)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(jī)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(dòng)的活塞的位移;Q和Q分別代表流進(jìn)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(wú)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(wú)桿腔的面積；x代表閥芯的位移;代表加載的負(fù)載；圖挖機(jī)作裝示意圖圖挖機(jī)壓系統(tǒng)示意圖

vvIsvvIvvvIsvvIvdd圖改后壓系統(tǒng)示意圖33。1電動(dòng)液壓的比例閥門(mén)動(dòng)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(shí)間常數(shù)，單位為；I=I(t)-I，I（t）和I分別表示比例閥門(mén)的控制潮流和克服靜帶的各自潮流，單位為A.3.2電動(dòng)液壓的比例閥門(mén)的流體運(yùn)動(dòng)方程在本文中,驗(yàn)性機(jī)器人挖掘機(jī)采取了LUDV系統(tǒng)據(jù)LUDV系統(tǒng)的理論以得到流體運(yùn)動(dòng)方程：

ds1vqds1vqwx1

v

2

1

dd

t)2(t)1rwx2

v

2

2

=

dd

vv

p(t)2rt)

其中是負(fù)荷傳感閥門(mén)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(gè)管口壓力，單位為MPa當(dāng)挖掘機(jī)流程沒(méi)有飽和時(shí)，是一幾乎恒定在本文中，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到。在圖4，p，分別表示系統(tǒng)壓力、負(fù)荷傳感閥門(mén)壓力和它們的壓力差；s壓力系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(huì)隨著荷載而改變值接近對(duì)此橫跨閥門(mén)的流量的作可以被忽略。假設(shè)，流過(guò)閥門(mén)的流量與管口閥門(mén)的大小成比例，并且荷載不影響流那么方程(2）能被

簡(jiǎn)化為Q=Kx（t)，I(t≥0

其中K是閥門(mén)流量系數(shù)，單位為m

2

且w2/d

壓力時(shí)間圖動(dòng)移壓力曲線圖3。3液壓缸的連續(xù)性方程一般來(lái)說(shuō),程機(jī)械不允許外泄前外在泄漏可以通過(guò)密封技術(shù)控制一方面，

????1???c????1???cf20c21c1由實(shí)驗(yàn)證明了挖掘機(jī)內(nèi)部泄漏是相當(dāng)小的。因此,壓機(jī)構(gòu)內(nèi)部和外在泄漏的影響可以被忽略。當(dāng)油流進(jìn)汽缸無(wú)桿腔并且進(jìn)入到有桿腔內(nèi)時(shí)，連續(xù)性方程可以寫(xiě)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(cè),壓缸中油的質(zhì)量可以忽略,而且負(fù)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(dòng)液壓的比例系統(tǒng)簡(jiǎn)化的模型方程（4）—(6)在拉伯拉斯變換以后,簡(jiǎn)化的模型可以表達(dá)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(guò)程和方程（7中可以得到在確切的簡(jiǎn)化的模型中與結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)情況以及挖掘機(jī)動(dòng)臂的體位有關(guān)的所有參量。而且，這些參量是時(shí).因此要得到這些參量的準(zhǔn)確值和數(shù)學(xué)等式是相當(dāng)難的。要解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出了估計(jì)方程和方法來(lái)估算模型中的這些重要參數(shù)。4.1估算液壓缸負(fù)載液壓缸臂上的負(fù)載(假定沒(méi)有外部負(fù)載）由動(dòng)臂斗桿和鏟斗上的負(fù)載組成。在圖1中，動(dòng)臂，斗桿和鏟斗分別繞著各自的鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn).此他們的運(yùn)動(dòng)不是沿著汽缸的直

11Flsinl11123123c11Flsinl11123123c1GGOG1123GGGql線運(yùn)動(dòng),就是說(shuō)他們的運(yùn)動(dòng)方向與方程（5）中y的方向是不同的。因此方(6）中的m能簡(jiǎn)單的認(rèn)為是動(dòng)臂，斗桿和鏟斗質(zhì)量的總和。考慮到機(jī)械手的坐標(biāo)軸心O，機(jī)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(duì)的轉(zhuǎn)矩和角加速度l度；由轉(zhuǎn)動(dòng)定律M=J得：cO，即：

QB

是點(diǎn)到點(diǎn)的長(zhǎng)aJlc

2

OB

（9)其中的J是工作裝置指向的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,單位是kg·

2

；并且寫(xiě)成如下式子JJml1

2

OG

Jml22

2

OG

l3

2

O

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

2

OB

（114。2液壓缸負(fù)載的估算工作裝置對(duì)于O等效力矩等式為：FlcB

sin

m1

mglgl23

(12）其l

,ll

分別表示點(diǎn)到G′和三點(diǎn)的距離那么反力負(fù)荷為：Fmglglglc1

l

B

sin

（134.3增益系數(shù)閥流量的估計(jì)流量傳感器可以測(cè)量泵的流量。用于這項(xiàng)工作的儀器為多系5050。動(dòng)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(shí)，該曲線驗(yàn)證等式(11)根據(jù)實(shí)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(shí)間圖5動(dòng)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(jī)的特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的。假定流過(guò)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(jiǎn)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(bào)（英文版)2008年第15第期82386頁(yè)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