工程论文哪里有？本文在详细分析履带式起重机自由落钩系统原理及关键零部件性能的基础上，以某一履带式起重机为研究对象，针对不同负载工况下的自由落钩动态刹车问题进行研究。首先通过理论计算明确了不同工况下，自由落钩负载的运动参数；对系统中关键的电液转换元件比例阀进行了测试，明确了比例减压阀的动静态特性；通过整机测试明确自由落钩动态参数，搭建了自由落钩系统高精度仿真模型；最终提出优化控制策略，并进行应用验证。
第 1 章 绪论
1.2 起重机发展现状
近年来随着施工需要，履带式起重机已不再是单纯的动力提升与动力下放，增加了包含自由落钩功能的强夯模式与 SDDC（孔内深层超强夯法）模式。包括自由落钩加动力优先功能的抖料工况，多倍率下的动力加速功能，双卷扬的冲击抓斗功能等，现已成为集多功能为一身的多功能履带式起重机。今后随着建筑需要，对多功能履带式起重机的工作效率与综合性能将会提出更高的要求。多功能履带式起重机也将会朝着大起重量、快速高效、节能环保等方向发展[3]。
1.2.1 国内履带式起重机发展现状
在“十一五”期间，起重机行业在国家政策的影响下经历了爆发式增长。后续又由于行业内不同影响因素导致行业内的恶意竞争，虽然短时间提升了销量，实现了增长，但是这也影响了市场发展平衡。2016 年后国内基建工程的进一步发展，伴随着国内整体经济的回暖，起重机行业随着工程机械开始缓慢复苏。随着市场的新需求，设备的再更新，竞争手段改善等一系列需求增长，行业开始全面再发展，年销量突破新高[4]。
目前国内履带式起重机企业较少，其中由徐工、中联重科、浙江三一装备构建的三足鼎立局面未有变化。机型覆盖 3.5t 到 12, 016t[5]。1984 年，通过引进日立技术，抚顺挖掘机制造生产出国内第一台 QUY50A 型，50 吨级液压履带式起重机。自 1989年之后开始小批量生产，最终产量极低。2000 年之前，市场容量较小，国内履带式起重机发展较为缓慢。
2004 年中联重科履带式起重机 QUY200 完成下线，这是国内首款大型履带式起重机。此时上海三一科技有限公司开始了履带式起重机的研究，之后不间断推出 50t、80t、150t 履带式起重机。两年后又推出 400t 履带式起重机，虽然三一步入行业较晚，但是发展迅猛。
2006 年底，徐工和中联陆续发布 400t 与 600t 设备，次年三一发布 630t、900t 设备，2008 年推出 1000t 级履带式起重机。之后几年抚挖重工、中联浦沅也开始了千吨履带式起重机的研发，至此之后大吨位的履带式起重机，三一、中联等企业已经具备生产研发能力。
第 3 章 自由落钩系统比例阀性能测试分析
3.1 比例减压阀与溢流阀测试方案
3.1.1 比例阀测试仪器与设备
伺服阀测试试验台，NI 板卡加 Labview，XMD-01 放大器，XMD Mobile App，电流传感器、压力传感器、流量传感器、开关电源等，所需硬件如表 3-1 所示。
泵站的最大压力 240bar，流量 26.4ml/r，电动机功率 18.5KW，转速 1465rpm，泵站的三维图和实物图分别如图 3-1 和图 3-2 所示。伺服阀试验台的测试监控界面如图3-3 所示，在这个界面上可以实时监测油液的温度，方便记录。试验台的操作按钮有主泵加载、主泵停止、系统加载、系统卸荷、调试回路等，如图 3-4 所示。采集板卡通过 USB 接口接入笔记本，测试过程控制通过笔记本上的 Labview 程序，控制信号通过 NI 板卡输出给放大器，放大器将控制信号转换为叠加颤振的 PWM 信号信号。
第 5 章 自由落钩系统非线性补偿优化方案及验证
5.1 自由落钩系统非线性补偿优化方案
根据对整机测试数据与比例阀测试数据的分析结果，进行优化方案的制定及实施，主要从比例阀滞环补偿、扩大控制分辨率与重新选取动力优先电磁阀三个方面进行。
5.1.1 自由落钩系统减压阀滞环补偿
针对比例减压溢流阀 PRDL-LBN，通过第三章的比例阀台架试验，明确其最佳PWM 信号控制频率为 100Hz，最优控制频率可以在一定程度上减小滞环值。另一方面通过对阀的测试可以发现，其控制电流变化范围为 0-800mA，而实际电流在踏板上分布的有效区间为 200mA-500mA，为了保证补偿精度，因此选取此区间进行补偿。由比例减压阀实验数据分析可得，给定 PWM 信号频率与三角波周期时，即电流速率为定值时，上升阶段和下降阶段滞环曲线压力相同时的电流值差几乎为定值。而实际操作过程踏板的控制速率即比例阀给定电流的变化速率与负载相关，负载吨位越大，电流变化速率越小。因此针对不同吨位的自由落钩线性刹车过程，可以根据检测控制器输出电流的大小进行滞环的补偿。
比例阀的滞环补偿控制思路如图 5-1 所示，踏板输出 AD 值由控制器转换为电流值，此时通过检测电流的变化斜率，来判断处于上升阶段还是下降阶段，若为上升阶段，则控制器输出电流值直接控制比例减压阀。若电流处于下降阶段，则判断电流值是否处于补偿范围，若不处于补偿范围则控制器输出电流值直接控制比例减压阀。当电流处于下降阶段，且处于补偿范围内时，需要对控制器输出信号进行数值补偿，首先将此时输出电流值带入上升阶段的电流-压力拟合曲线，求解出此时电流值在上升阶段对应的压力值，进而将求解出压力值带入下降阶段电流-压力拟合曲线，求解出补偿后电流值来控制比例减压阀。
5.2 自由落钩系统非线性补偿优化方案实验验证
根据优化控制方案进行控制策略的编写，应用于某履带式起重机并且调整动力优先电磁换向阀，进行试验验证。试验车型与前期车型一致，试验状态为水平地面、基本臂、单倍率等。利用 CAN 总线采集离合器制动腔压力、主卷多路阀压力、比例减压阀的控制电流、踏板电流；通过加装传感器采集离合腔压力、比例减压阀后压力、卷筒转速。由于同一负载的不同下落高度会导致刹车时负载速度不同，因此尽量保证负载在同一高度开始下放，下落至同一高度进行刹车。通过测试不同负载的自由落钩工况，来实现对离合腔压力的检测，首先判断不同负载工况中比例阀滞环变化情况。动力优先工况，前半段与自由落钩工况操作完全一样，只是在自由落钩过程中通过提升先导手柄，来直接锁死离合器，同时马达开始输出扭矩，进行动力提升，记录动力优先数据，明确动力优先时间优化情况。
结论
本文在详细分析履带式起重机自由落钩系统原理及关键零部件性能的基础上，以某一履带式起重机为研究对象，针对不同负载工况下的自由落钩动态刹车问题进行研究。首先通过理论计算明确了不同工况下，自由落钩负载的运动参数；对系统中关键的电液转换元件比例阀进行了测试，明确了比例减压阀的动静态特性；通过整机测试明确自由落钩动态参数，搭建了自由落钩系统高精度仿真模型；最终提出优化控制策略，并进行应用验证。主要研究结论如下：
（1）基于履带式起重机自由落钩系统原理分析，明确自由落钩与动力优先工况各元件运行状态。在离合器自由落钩工况全过程数学模型的基础上，进一步构建了自由落钩系统数学模型，明确了负载在下落和刹车过程中的运动状态。
（2）对两种比例阀进行了测试分析，明确了 PWM 信号频率对滞环的影响，分别确定最优 PWM 信号控制频率。明确了比例阀在使用过程中控制信号的变化速度对滞环有较大影响，得到了不同控制信号下比例阀滞环值，明确了主要影响比例阀滞环影的素，为比例阀滞环的补偿提供了理论基础。
（3）制定了不同负载下自由落钩动态刹车与动力优先测试方案，通过加装传感器与 CAN 总线相结合的采集方式，分别对控制电流、系统压力、卷筒运动状态进行了数据监测与存储。通过试验数据分析，明确不同工况下比例阀控制信号与负载下落状态之间的关系，确定了自由落钩工况制动腔控制压力与踏板角度的有效制动区间。基于比例阀与整机测试数据，搭建了自由落钩系统仿真模型，并通过实验数据修正仿真模型，使其精度达到了 90%。
（4）针对比例阀的滞环问题，一方面通过测试，选择其最优控制 PWM 信号频率为 100Hz，在此基础上提出比例阀的滞环补偿控制策略，通过控制器输出信号的检测与重新调整，降低比例阀滞环至少 60%，大大提高了自由落钩刹车力矩的控制精度。通过大量试验数据，明确不同负载下有效刹车区间，进而通过踏板输出电流的精准分布，将踏板有效控制角度由 4.8°提升至 6.2°，有效控制区间扩大了 29%。通过对动力优先电磁阀的重新选配，缩减动力优先时间 47.5%。
参考文献（略）
