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甘蔗联合收割机作为一种大型农业机械,其能源消耗很大,节能性能的好坏将直接影响到它的推广和应用。同时,甘蔗联合收割机负载变化大,执行元仵多,且各执行元件间的速比在负载变化时需要保持在一定的变化范围内,以保证收割质量以及收割过程的顺利进行。因此,设计液压系统时必须兼顾系统效率和多执行器动作协调性的分流控制。
本文从理论分析、仿真和实验三方面对甘蔗收割机液压系统的运行特性和节能机理进行研究。
1、对采用调速阀和三通压力补偿阀的两种开中心式负载敏感系统以及LUDV独立流量分配闭中心式负载敏感控制系统的工作原理进行分析,并对功率特性进行了定性分析。结果表明:三种系统都能够实现压力补偿,保证了多执行元件工作的协调性。将它们应用于甘蔗收割机,可实现其相应的工作要求,但两种开中心式负载敏感系统的功率损失中都不同程度包含有节流损失和溢流损失,闭中心式负载敏感控制系统由于采用负载敏感变量泵,因而功率损失较小。
2、运用液压仿真软件AMEsim建立以上三种系统的动态仿真模型,并分析了建模中所涉及的主要理论。通过分析相同工况下各系统的压力、流量及功率特性,研究开中心式负载敏感系统与闭中心式负载敏感系统的工作稳定性和节能效果。
研究表明:在相同工况下,调速阀系统中有效输出功率约占系统总功率的33%,三通压力补偿阀系统中有效输出功率约占系统总功率的48%,闭中心负载敏感系统中有效输出功率约占系统总功率的78%。仅从节能方面考虑,闭中心式负载敏感系统节能效果优于三通压力补偿阀系统,三通压力补偿阀系统优于调速阀系统。LUDV独立流量分配闭中心式负载敏感控制系统的节能效果最明显,比较适合应用于大型甘蔗收割机。而从系统的实用性,经济性,稳定性等多方面综合考虑,在中小型甘蔗收割机上使用三通压力补偿阀系统是一个较好的选择,既能达到一定的节能效果,又不需要耗费太多的成本,符合我国目前的国情。
3、利用神经网络对甘蔗收割机液压系统进行全局功率匹配控制仿真。仿真结果表明,将神经网络控制运用到甘蔗收割机全局功率匹配中,可以使发动机转速在负载、流量等因素干扰下保持较稳定的输出,从而达到较好的节能效果。
4、通过实验验证了采用调速阀和三通压力补偿阀的两种开中心式负载敏感系统的节能效果。