挖掘机动臂液压系统节能研究

液压挖掘机广泛应用在建筑、矿山等领域,燃油利用率低是人们不得不面对的问题。通过对挖掘机动臂参数的分析,提出了基于蓄能器和新型液压变压器的动臂重力势能回收再利用系统,并搭建实验模型,为挖掘机的动臂液压系统节能研究提供理论参考,有效提高燃油利用率,节省能量。     

液压挖掘机能量回收系统的仿真分析

普通液压挖掘机在典型工况下,动臂、斗杆和铲斗下降存在着巨大的势能浪费,并且由此而引起液压元件发热、失效等问题.针对这些情况,设计一种由换向阀、液压马达、发电机和蓄电池组成的能量回收系统.采用AMESim建立了挖掘机工作装置和液压系统的仿真模型.仿真结果表明:在一个工作周期中,动臂可回收能量最高,且其对应回收系统中蓄电池的荷电状态值(SOC)增加最多.所以在进行混合动力挖掘机设计时,优先对动臂的能量进行回收,可以在控制装机成本的情况下,最大程度地实现节能.     

液压挖掘机动臂节能系统分析

针对液压挖掘机动臂下降过程中大量势能转化为热能的工况,对普通的动臂液压回路、动臂流量再生回路和动臂势能回收系统进行了分析和比较,根据动臂下降过程中能量的变化,改进设计了带势能回收的流量再生回路系统。以23t液压挖掘机为研究对象,分析并计算了4种回路的功率分配和能量损耗。采用仿真软件AMEsim建立仿真模型,对4种回路的运行参数和能量损耗进行对比,并对带势能回收的流量再生回路的关键参数进行分析。仿真结果表明:选择合适参数的带势能回收的流量再生回路大大降低了节流阀上能耗,具有较高的能量利用率。     

基于电液协调式液压挖掘机复合动作工况下能量回收系统研究

为实现液压挖掘机动臂与转台复合动作时的能量回收,提出一种基于蓄能器-液压马达-发电机的液压挖掘机电液协调式能量回收系统。在标准工况下的单个工作周期内对系统模型进行仿真分析,研究关键参数对系统节能效果的影响。结果表明:在参数合理匹配的情况下,此系统回转制动能量回收率为61.08%,动臂下降能量回收率为27.23%,综合能量回收率达到了44.79%,综合能量再利用率达到了47.37%,节能效果良好;在合理的范围内,选择初始容积小的蓄能器和排量小的回收马达能提高系统的能量回收率。     

液压挖掘机动臂无动力下放系统的研究

针对目前液压挖掘机动臂有动力下放系统所使用的节流阀节流面积固定、回油管路长、阀口发热大、能耗高及易爆管等问题，采用增加防爆管阀、电磁阀、压力开关、控制器及改变多路阀中位机能等措施，研制了一种发热小、能耗低、启动平稳、结构简单、成本低、无故障使用寿命长的液压挖掘机动臂无动力下放系统。试验结果表明：采用动臂无动力下放系统实现了节能减排，比有动力下放系统发热减少近50%，为散热系统减轻了负荷。     

混合动力挖掘机动臂液压系统节能仿真分析

针对挖掘机动臂下降时较大势能转化为热能的工况,各种能量回收与再利用系统逐渐被提出。基于流量再生与平衡理论提出一种挖掘机动臂的能量回收系统,在该系统中,动臂下降时的部分势能通过流量再生的方式得到直接利用,而另一部分势能通过平衡回路以液压能的形式储存在蓄能器中,当动臂上升时再将该部分能量释放出来,完成能量的回收与再利用。使用AMESim搭建传统挖掘机工作装置模型与该能量回收工作装置系统模型,通过计算分析得到能量回收系统中主要参数的最优值。仿真结果表明：能量回收系统在参数优化后,可实现对挖掘机动臂势能37.25%的回收与利用;同时,在挖掘机动臂的一个典型工作周期中,参数优化后的能量回收系统相较于传统挖掘机动臂系统,可实现55.52%的流量再生以及31.64%的节能效果。     

基于负载口独立控制的挖掘机动臂系统节能研究

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明：2种动臂液压系统都能获得较为线性的活塞杆运动速度,而且与传统动臂液压系统相比,基于负载口独立控制的动臂液压系统的势能利用率明显提高,提高了约44.3%。     

翻转机构节能型液压系统设计与分析

翻转机构的旋转臂绕转轴以一定角度上下转动完成工作循环。研究翻转机构的液压驱动系统,在液压系统设计中采用蓄能器回路回收再利用翻转机下降过程中的重力势能以达到节能的目的。基于AMESim对液压驱动翻转机构的液压系统进行仿真分析。通过对系统的能耗分析,得出采用蓄能器的液压系统可有效地提高系统的效率,实现节能。     

大型矿用液压挖掘机动臂系统仿真与实验研究

针对大型矿用液压挖掘机产品开发成本较高与开发周期较长的现象,以国内某企业125 t大型矿用液压挖掘机为研究对象,对其动臂系统进行分析。建立挖掘机三维模型与液压系统仿真模型,对其进行联合仿真,并通过试验进行验证。仿真与实验结果表明:仿真模型能正确模拟实际动臂液压系统,通过合理建模与仿真可对挖掘机液压系统进行深入的研究,并对企业今后设计制造挖掘机提供参考。     

基于多仿真模型的动臂势能再生控制策略研究

液压挖掘机工作时,动臂频繁下降会造成大量重力势能浪费,因此动臂势能再生能够有效提高挖掘机能耗效率。基于1.7×104 N液压挖掘机实验平台,设计一种组合式节能型动臂结构及其液压再生回路,建立动臂动力学模型、液压模型与控制器模型,进行多仿真模型联合仿真,提出基于模糊PID控制策略进行动臂势能再生控制。结果表明：与传统PID控制的无蓄能器模型相比,模糊PID控制的动臂势能再生系统节能效率达到25.57%,高于传统PID控制策略的18.04%。     

基于对置活塞发动机的液压混合动力系统仿真研究

基于对置活塞二冲程(OP2S)发动机独特的结构特点,新型液压混合动力系统将OP2S发动机与液压泵集成在一起,取消了传统液压混合动力车辆的动力分流机构,驱动过程中根据不同的行驶工况同时或分时输出机械能或液压能来驱动车辆,在液压混合动力车辆上具有独特的应用优势。运用AMESim仿真软件搭建系统仿真模型进行了能量管理策略的仿真分析。研究结果表明:在一个NEDC循环工况内,新型混合动力车辆可以实现驾驶员对车速的控制要求,并在车辆减速制动时回收制动能用于车辆的再次启动加速,为同时兼顾车辆制动能回收与燃油经济性的优化目标,最优切换车速点为25 km/h。     

基于液压变压器的液压系统节能研究

液压变压器是一种可从恒压网络中无节流损失获取能量并实现压力和流量控制的新型液压元件。阐述了传统型与新型等3种液压变压器的结构特征与工作原理,对3种液压变压器的发展概况及其在液压系统中的节能应用进行了论述。分析新型液压变压器在理论分析和实际应用中存在的问题,并对其应用前景进行展望。     

液压激振打桩系统动态特性研究

由于偏心式液压振动打桩机存在结构复杂、参振质量大以及能源利用低的缺点,将液压激振技术应用于振动打桩中以解决上述问题。通过了解与分析现有液压激振器的结构、性能等特点,进行了新型液压激振器的总体结构设计;推导液压激振打桩系统运动过程的数学模型,并在AMESim平台中建立了液压激振打桩系统的仿真模型,研究了不同参数如泵排量、频率、管路长度等参数对液压激振打桩系统动态性能的影响。设计液压激振打桩系统的实验模型,采用理论模拟与实验相结合的办法,对比不同频率下实验位移曲线与仿真位移曲线,得出了与仿真结果大致相同的结论,而且也验证了液压激振打桩系统模型的正确性。     

墙体砖压机液压控制系统的节能研究

以某厂液压压砖机为研究对象,搭建了其液压系统的仿真模型;将仿真曲线与实验曲线进行对比验证了仿真模型的正确性,并进行能量统计分析找出损失严重的原因;根据负载特性和分析结果提出了适当的节能措施,建立了仿真模型。研究表明:该系统具有良好的节能效果。     

一种新型液压挖掘机回转制动能量回收系统

为了减少挖掘机回转制动时的溢流损失,提出一种基于蓄能器的新型能量回收系统。详细分析了该系统的工作原理,并利用AMESim软件分别对普通回转系统和新型回转系统进行建模仿真,结果表明:新型回转系统在一定程度上能够提高系统的稳定性;蓄能器能够回收部分的制动能并在下一次回转启动时释放这些能量;在一个完整的工作循环中,该系统的能量回收率达到53.1%,再利用率达到72.5%。     

液压飞轮蓄能器能量回收仿真研究

为提高电梯系统蓄能器的能量回收效率,提出一种将液压蓄能器与飞轮蓄能器相结合的新型液压飞轮蓄能器。利用AMESim建立液压飞轮蓄能器的仿真模型,并将它应用于新型电梯系统。结果表明：该新型液压蓄能器液压飞轮蓄能器回收的动势能总量可达到100 kJ,能量密度提高至4.02 W·h/kg,且位移和压力变换都比较平缓,工作性能稳定。     

基于分布式仿真的液压能源系统效能评估方法研究

飞机液压能源系统是支持飞机主飞控系统、高升力系统以及起落架等关键系统正常工作的核心动力来源,其系统效能是飞机液压能源系统的一个重要设计指标。针对目前飞机液压能源系统的效能分析缺乏完善且有效的方法,设计一种基于分布式仿真的效能分析方法。结合系统工作原理,运用AMESim建立液压能源系统分布式仿真模型,在考虑全飞行过程液压能源系统加载负载工作情况下,对液压能源系统效能与关键指标的关系进行研究,建立了三层两级效能评估指标体系,并验证了指标体系的有效性。运用熵权法对效能指标进行相对权重分析,采用扩展贝叶斯融合算法对飞机全飞行过程中的液压能源系统负载在环的部件级效能和系统综合效能进行了研究。最后以某航班真实飞行任务数据为例,验证了效能分析方法的正确性。     

高效液压传动技术研究

探索和研究高效液压传动技术,提高其综合性能是全世界液压界关注的重要课题之一。本文提出一种全闭式数控液压系统的新概念,阐述了这种系统的组成、工作原理和节能原理。与众多节能技术比较说明：全闭式数控液压系统最大程度地限制了能量损耗,具有推广应用的前景。     

基于Modelica和Dymola的飞机液压能源系统动态特性仿真

在建立液压能源系统元件动态数学模型基础之上,利用Dymola软件实现液压能源系统动态特性分析通用模型库的构建,并对某型飞机的液压能源系统进行建模和仿真。仿真结果表明,该模型符合实际系统的管路压力和流量脉动特性,在模型中能够获得时域范围内系统任一点的流量压力脉动情况。     

一种大型液压挖掘机回转系统节能技术的研究

针对某大型液压挖掘机现有回转系统存在回转制动能量浪费严重的现象,提出一种新液压回转制动能量回收系统,利用蓄能器回收其回转制动阶段的制动能,下次回转启动与变量泵共同驱动回转马达。阐述了两种系统液压原理的异同,在AMESim中建立模型并进行仿真分析。仿真结果表明:新系统可以降低变量泵的功耗和吸收系统压力波动,回转制动能量回收率为28.5%,回收制动能量再利用率为76.3%,蓄能器能量回收利用率为21.7%,节能效果明显,可以有效改善其能耗问题。