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沥青混凝土摊铺机执行机构机电液一体化仿真

作　者: 甘信富
导　师: 罗天洪
学　校: 重庆交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 摊铺机振捣系统熨平压实机构行走系统螺旋布料系统 AMESim Matlab
分类号: U415.521
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

交通运输事业的快速发展,为我国路面机械带来了空前的发展机遇,沥青混凝土摊铺机作为路面施工不可缺少的机种之一,它的作用是将拌和好的沥青沥青混凝土均匀地摊铺在路基或路面基层上,经初步振捣和整平,从而形成具有一定宽度、厚度、平整度及密实度的有效摊铺层。现已广泛应用于公路、城市道路、各种码头以及大型停车场的沥青混凝土摊铺作业中。沥青混凝土摊铺机执行机构作为摊铺机的核心组成部分,其性能的好坏将直接影响到路面的摊铺质量。因此,对沥青混凝土摊铺机执行机构的研究具有十分重要的意义。本课题主要完成了以下研究:(1)介绍了摊铺机机电液一体化技术的发展历史、研究现状和发展趋势,对各执行机构及其控制方式进行了详细分析,不但给出了设计的方法,而且还进行了仿真分析。(2)采用AMESim软件对沥青混凝土摊铺机振捣系统进行了仿真,仿真结果表明,当系统中加入蓄能器和PID控制器时,系统的液压冲击得到缓解,系统的响应速度得到提高。同时,振捣系统的稳定性将随振捣频率的增加而下降,当频率超过20HZ时系统的性能将会明显降低,系统的振动会明显加强。(3)为了得到恒定的行驶速度,本文提出了模糊—PI双模控制,并且利用Matlab软件进行了仿真分析,仿真结果表明当采用模糊—PI双模控制时摊铺机行走稳定性能够得到很好的保证,不但反应速度快,而且不存在稳态误差。(4)采用AMESim软件对沥青混凝土摊铺机螺旋布料系统进行了仿真分析,仿真结果表明当系统中加入蓄能器和PID控制器时,系统的液压冲击得到缓解,系统的响应速度得到提高,螺旋布料器转动速度稳定,这将使螺旋布料器输料均匀,有利于路面平整度的提高。(5)为了消除水平力,本文提出的双偏心块振动器将产生双倍的压实力而不会产生水平方向的力,这对提高路面的密实度和平整度具有重要的意义;通过对熨平板工作运动分析,可以知道料的变化和摊铺速度的改变将会引起摊铺层厚度的变化,降低路面的平整度;采用Matlab软件对沥青混凝土摊铺机熨平压实机构进行了仿真研究,仿真结果表明振捣器和振动器的参数对熨平压实装置的影响很大,而压实梁的参数对熨平压实装置的影响相对较小。当后、前压实梁的频率为40HZ,振捣器转动频率为25HZ,振动器偏心块的转动频率为25HZ时可以摊铺出较好的路面。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 摊铺机机电液一体化系统的研究目的、实用价值与理论意义  10-11
    1.1.1 研究目的  10-11
    1.1.2 本研究的实用价值与理论意义  11
  1.2 摊铺机机电液一体化技术国内外发展水平与发展动态  11-14
    1.2.1 国内外研究现状  11-12
    1.2.2 国内外发展动态  12-14
  1.3 本论文所要解决的问题及研究方法  14-16
第二章振捣系统的设计与仿真分析  16-49
  2.1 振捣工作装置的分类与基本参数计算  16-20
    2.1.1 振捣工作装置的分类  16-18
    2.1.2 振捣工作装置基本参数的计算  18-20
  2.2 传统振捣装置的结构与理论分析  20-29
    2.2.1 偏心轴偏心套机构的分析  20-21
    2.2.2 传统振捣装置的运动学分析  21-29
  2.3 斜搓式振捣机构运动学分析  29-32
    2.3.1 斜搓式振捣机构的工作原理  30
    2.3.2 斜搓式振捣机构调幅原理  30-32
  2.4 建模仿真工具 AMESim 简介  32-34
  2.5 沥青混凝土摊铺机振捣系统的仿真研究  34-49
    2.5.1 振捣系统的工作原理  34
    2.5.2 振捣系统数学模型  34-40
    2.5.3 振捣系统稳态分析  40-41
    2.5.4 振捣系统仿真模型  41-44
    2.5.5 振捣系统仿真分析  44-49
第三章摊铺机履带驱动系统设计与仿真  49-80
  3.1 液压行驶驱动系统的组成及其工作原理  49-50
    3.1.1 摊铺机行驶系统的传动方案  49
    3.1.2 摊铺机行驶液压系统的工作原理  49-50
  3.2 沥青混凝土摊铺机行走机构的设计  50-58
    3.2.1 摊铺机行驶系统的速度计算  50-51
    3.2.2 摊铺机行驶系统的力学计算  51-54
    3.2.3 行驶机构效率  54
    3.2.4 驱动马达外负载扭矩  54-55
    3.2.5 液压行驶驱动系统参数计算  55-56
    3.2.6 行驶液压系统参数校核  56-58
  3.3 摊铺机行驶系统动力学仿真  58-80
    3.3.1 模糊控制系统简介  58-60
    3.3.2 模糊—PI 双模控制理论简介  60-62
    3.3.3 摊铺机行走机构数学模型  62-69
    3.3.4 摊铺机行走机构模糊控制系统设计  69-74
    3.3.5 摊铺机行走机构仿真分析  74-80
第四章摊铺机螺旋布料系统设计与分析  80-97
  4.1 螺旋布料器工作原理  80-81
  4.2 螺旋布料系统设计计算  81-85
  4.3 螺旋布料器受力分析  85-87
  4.4 螺旋布料器运动分析  87-89
  4.5 螺旋布料系统仿真分析  89-97
    4.5.1 螺旋布料系统仿真模型  89-90
    4.5.2 螺旋布料系统仿真结果分析  90-97
第五章摊铺机各执行机构相互干扰分析与仿真  97-114
  5.1 熨平压实机构简介  97-99
  5.2 浮动熨平板的自调平特性  99-102
  5.3 摊铺机各执行机构对熨平板的干扰分析  102-104
  5.4 振动器的改进以及各执行机构的关系分析  104-114
    5.4.1 振动器的改进和分析  104-106
    5.4.2 多执行机构动力学模型  106-107
    5.4.3 多执行机构状态空间模型  107-110
    5.4.4 多执行机构仿真与分析  110-114
第六章总结与展望  114-116
  6.1 全文总结  114-115
  6.2 展望  115-116
参考文献  116-119
致谢  119-120
学术成果  120

沥青混凝土摊铺机执行机构机电液一体化仿真

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