矿用铲运机全液压转向系统机液联合仿真及优化设计

摘要

矿用铲运机是一种重要的工程机械，是矿山无轨运输设备的一种，主要应用于井下煤炭的短壁开采工作面。转向系统是铲运机的一个重要组成部分，它的性能直接决定着铲运机的工作性能，因此研究转向系统的动态特性具有十分重要的意义。
　　本文以17C00CLX3型矿用防爆胶轮铲运机为研究对象，对铰接车辆转向机构的工作原理进行分析，在此基础上建立满载原地转向时转向阻力矩的数学模型，并对影响其大小的因素及其影响趋势进行分析。详细分析了负荷传感型全液压转向系统的工作原理，在分析优先阀和转向器的结构及工作原理的基础上，利用AMEsim的HCD库建立优先阀和转向器的模型，并对所建模型进行仿真测试，分析其动态特性，验证所建模型的正确性。采用AMEsim软件建立液压控制系统模型，利用ADAMS建立铲运机的多体动力学模型，以AMEsim为主仿真软件进行机液联合仿真，主要对满载快速、满载慢速和空载快速三种工况进行仿真。在不同的工况条件下，主要对通过优先阀的流量，转向油缸的活塞杆移动速度、位移，转向油缸的压力以及转向过程中地面对轮胎的作用力等仿真结果进行对比分析。针对转向过程油缸的压力脉动问题，以左右两侧油缸的行程差和系统压力为目标函数，油缸的铰接点位置为设计变量，采用遗传算法对转向机构进行优化设计，对优化后的机构再次进行机液联合仿真，与优化前的仿真结果进行对比。
　　本文对负荷传感型全液压转向系统进行了机液联合仿真，并针对转向过程中的压力脉动问题进行了优化设计，优化结果证明优化后的机构在转向过程中转向力臂差明显小于优化前的机构，并且油缸的压力波动以及系统压力都明显减小。本文的研究为以后的转向机构的设计提供了一定的理论支持，具有十分重要的意义。