吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (3): 811-817.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201603020

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装载机工作装置液压系统热特性

张钦国1, 秦四成1, 马润达1, 杨立光2, 郗元1, 刘晋侨3   

  1. 1.吉林大学 机械科学与工程学院,长春 130022;
    2.水利部 长春机械研究所,长春 130012;
    3.西安交通大学 机械工程学院,西安 710049
  • 收稿日期:2015-03-23 出版日期:2016-06-20 发布日期:2016-06-20
  • 通讯作者: 秦四成(1962-),男,教授,博士生导师.研究方向:工程车辆节能控制.E-mail:qsc925@hotmail.com
  • 作者简介:张钦国(1986),男,博士研究生.研究方向:车辆热管理及液压传动.E-mail:zhangqg2006@126.com
  • 基金资助:
    国家科技支撑计划项目(2013BAF07B04).

Hydraulic system thermal characteristics of loader working device

ZHANG Qin-guo1, QIN Si-cheng1, MA Run-da1, YANG Li-guang2, XI Yuan1, LIU Jin-qiao3   

  1. 1.School of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.Changchun Machinery Research Institute with Ministry of Water Resources, Changchun 130012,China;
    3.School of Mechnical Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049,China
  • Received:2015-03-23 Online:2016-06-20 Published:2016-06-20

摘要: 根据主要元件的产热和散热特征,建立液压系统热平衡数学模型。基于ADAMS和AMESim软件建立了装载机工作装置的动力学仿真模型和热液压系统联合仿真模型。仿真结果表明:由各种阀的功率损失而产生的热量约占总产热量的40%,是系统主要的产热源;液压油通过散热器前、后的温差约为10 ℃,散热器散热功率较低;环境温度越高热平衡温度越高。为了增大散热量,将风扇由机械驱动改为温控液压驱动,同时并联温控节流阀,结构改进后系统散热效率明显提高,热平衡温度满足工作要求,研究结果对装载机整车热管理系统的结构优化和控制策略的制定提供了指导。

关键词: 流体传动与控制, 液压系统, 热平衡计算, 机-液联合仿真, 散热系统优化

Abstract: A heat balance mathematical model of the hydraulic system of loader was established according to the heat generation and heat dissipation characteristics of the main components. Dynamic simulation model of the working equipment and thermal system co-simulation model were built based on ADAMS and AMESim software. Simulation results show that all kinds of valve power losses generate the greatest amount of heat, which accounts for about 40% of the total heat generation. The temperature difference of hydraulic oil before and after the radiator is about 10 °C, but the radiator cooling efficiency is low. The thermal equilibrium temperature increases with the ambient temperature. The hydraulic temperature control is adopted to drive the fan instead of mechanical driving, and the temperature control throttle valve is in parallel with the radiator in order to increase the cooling efficiency. The thermal equilibrium temperature of the improved system meets the working requirements. The results of this research can provide guidance for structural optimization and establishing control strategy of the loader vehicle thermal management system.

Key words: turn and control of fluid, hydraulic system, heat balance calculation, mechanical-hydraulic co-simulation, cooling system optimization

中图分类号: 

  • TH137
[1] 牛宏杰,李盛龙. 滑移装载机液压系统热平衡研究与优化分析[J].工程机械,2013,44(1):16-20.
Niu Hong-jie,Li Sheng-long. Research and optimization analysis on heat balance of hydraulic system for skid steer loaders[J]. Construction Machinery and Equipment, 2013,44(1):16-20.
[2] 王剑鹏,秦四成,赵克利. 50型轮式装载机液压系统的热平衡[J]. 吉林大学学报:工学版,2009,39(3):652-656.
Wang Jian-peng,Qin Si-cheng,Zhao Ke-li. Thermal balance of hydraulic system of a 50 type wheel loader[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2009,39(3):652-656.
[3] 刘文平,王林涛. 闭式液压系统油温分析及补油量确定[J].中南大学学报:自然科学版,2013,44(9):3658-3664.
Liu Wen-ping,Wang Lin-tao. Oil temperature analysis and determination of slippage punp discharge of closed hydraulic system[J]. Journal of Central South University(Science and Technology),2013,44(9):3658-3664.
[4] 韩孟虎,曹克强. 基于AMESim的柱塞泵热力学模型及仿真[J]. 机床与液压,2012,40(1):136-140.
Han Meng-hu, Cao Ke-qiang. Thermal model and simulation on hydraulic piston pump based on AMESim[J]. Mechine Tool & Hydraulics,2012,40(1):136-140.
[5] 王维,朱思洪. AMESim仿真技术在冷凝器性能研究中的应用[J]. 机械工程与自动化,2008(1):88-89,92.
Wang Wei,Zhu Si-hong. AMESim technique of AMESim and its application in performance study of condenser[J]. Mechanicai Engineering & Automation, 2008(1): 88-89,92.
[6] 陈云飞. 某商用车液压动力转向系统热特性模拟分析研究[D]. 长春:吉林大学汽车工程学院,2014.
Chen Yun-fei. Thermal modeling and analysis on the hydraulic power steering system used in a commercial vehicle[D]. Changchun:College of Automotive Engineering,Jilin University,2014.
[7] 张敏敏. 某商用车液压减振器热特性建模与仿真研究[D]. 长春:吉林大学汽车工程学院,2014.
Zhang Min-min. Modeling and simulation on the hydraulic shock absorber's thermal characteristics of a passenger car[D]. Changchun:College of Automotive Engineering,Jilin University,2014.
[8] 邓永建. 汽车起重机液压系统热平衡的仿真与实验研究[D]. 长春:吉林大学机械科学与工程学院,2011.
Deng Yong-jian. The simulation and experimental study on heat balance of truck crane hydraulic system[D]. Changchun:College of Mechanical Science and Engineering,Jilin University,2011.
[9] 李永林,曹克强. 基于Dymola 的液压系统热力学模块化建模与仿真[J].系统仿真学报,2010,22(9):2043-2047.
Li Yong-lin,Cao Ke-qiang. Thermal-hydraulic modeling and simulation of hydraulic system based on dymola[J]. Journal of System Simulation,2010,22(9):2043-2047.
[10] 栾新立,栾文博. 液压系统热平衡计算和冷却方式的设计[J].拖拉机与农用运输车,2008,35(1):59-61.
Luan Xin-li,Luan Wen-bo. Heat blance calculation and cooling system design of hydraulic system[J].Tractor & Farm Transporter,2008,35(1):59-61.
[11] 陶文铨. 数值传热学[M]. 2版.西安:西安交通大学出版社,2004.
[12] 王同建,陈晋市. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J].吉林大学学报:工学版,2013,43(3):607-612.
Wang Tong-jian,Chen Jin-shi. Mechanical-hydraulic co-simulation and experiment of full hydraulic steering systems[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2013,43(3):607-612.
[13] 董晗,刘昕晖. 并联式液压混合动力系统中蓄能器各主要参数对系统性能的影响[J]. 吉林大学学报:工学版,2015,45(2):420-428.
Dong Han,Liu Xin-hui. Impact of main parameters of accumulator on parallel hydraulic hybrid[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2015,45(2):420-428.
[14] 付永领,祁晓野. AMESim系统建模和仿真从入门到精通[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[15] 姚仲鹏. 车辆冷却传热[M]. 北京:北京理工大学出版社,2001.
[1] 姜继海, 葛泽华, 杨晨, 梁海健. 基于微分器的直驱电液伺服系统离散滑模控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1492-1499.
[2] 刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[3] 刘国君, 马祥, 杨志刚, 王聪慧, 吴越, 王腾飞. 集成式三相流脉动微混合芯片[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1063-1071.
[4] 刘祥勇, 李万莉. 包含蓄能器的电液比例控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1072-1084.
[5] 王佳怡, 刘昕晖, 王昕, 齐海波, 孙晓宇, 王丽. 数字二次元件变量冲击机理及其抑制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1775-1781.
[6] 闻德生, 王京, 高俊峰, 周聪. 双定子单作用叶片泵闭死容腔的压力特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1094-1101.
[7] 刘国君, 张炎炎, 杨旭豪, 李新波, 刘建芳, 杨志刚. 声表面波技术在金纳米粒子可控制备中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1102-1108.
[8] 王丽, 刘昕晖, 王昕, 陈晋市, 梁燚杰. 装载机数字液压传动系统换挡策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 819-826.
[9] 李慎龙, 刘树成, 邢庆坤, 张静, 赖宇阳. 基于LBM-LES模拟的离合器摩擦副流致运动效应[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 490-497.
[10] 张敏, 李松晶, 蔡申. 基于无阀压电微泵控制的微流控液体变色眼镜[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 498-503.
[11] 闻德生, 陈帆, 甄新帅, 周聪, 王京, 商旭东. 双定子泵和马达在压力控制回路中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 504-509.
[12] 顾守东, 刘建芳, 杨志刚, 焦晓阳, 江海, 路崧. 压电式锡膏喷射阀特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 510-517.
[13] 张健, 姜继海, 李艳杰. 锥型节流阀流量特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(6): 1900-1905.
[14] 吴维, 狄崇峰, 胡纪滨, 苑士华. 基于液压变压器的自适应换向驱动系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(6): 1906-1911.
[15] 杨华勇, 王双, 张斌, 洪昊岑, 钟麒. 数字液压阀及其阀控系统发展和展望[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1494-1505.
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Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 初亮, 王彦波, 祁富伟, 张永生. 用于制动压力精确控制的进液阀控制方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 564 -570 .
[3] 李静, 王子涵, 余春贤, 韩佐悦, 孙博华. 硬件在环试验台整车状态跟随控制系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 577 -583 .
[4] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[5] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[6] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[7] 马万经, 谢涵洲. 双停车线进口道主、预信号配时协调控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 633 -639 .
[8] 于德新, 仝倩, 杨兆升, 高鹏. 重大灾害条件下应急交通疏散时间预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 654 -658 .
[9] 肖赟, 雷俊卿, 张坤, 李忠三. 多级变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁刚度退化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 665 -670 .
[10] 肖锐, 邓宗才, 兰明章, 申臣良. 不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 671 -676 .