用蓄能器实现大惯量液压马达系统的节能

大惯量且频繁起、制动的液压马达系统(如液压挖掘机回转机构,见图1)在工作过程中存在很大的能量损失,其原因是: ●在马达带动惯性体起动加速过程达到匀速转动之前,因泵输出的流量总是大于进入马达的流量,故系统不可避免地要产生溢流。尤     

进出口独立控制液压挖掘机回转系统运行特性*

传统液压挖掘机回转系统是由单自由度的四边联动的多路阀控制,导致其可控性较差,能耗较大。针对这一问题,提出采用泵阀复合、压力流量匹配的进出口独立的回路原理,控制液压挖掘机回转系统,液压马达两腔的压力和流量可以根据不同的工况进行独立调节。建立液压挖掘机回转系统机械结构多体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机对所提出系统的可行性进行验证,针对回转系统大惯性的特点,分别对启动阶段和制动阶段制定相应的控制策略,仿真结果表明系统运行平稳。在此基础上,进一步构建基于上述原理的试验系统,并与LUDV系统试验结果进行对比,试验结果表明采用泵阀复合进出口独立控制方法能耗降低25.5%~35.6%,阀口压力损失减小50%,显著抑制上车摆动现象。     

矿用液压挖掘机开闭式回转液压系统比较及仿真分析

回转机构用于驱动大型矿用液压挖掘机上车部分进行回转运动,工作频繁,其启动、制动和运转过程对整机的工作效率有着重要的影响。分析比较了用于控制大型矿用液压挖掘机回转机构的两种液压系统,即开式回转液压系统和闭式回转液压系统,并通过ITI-SimulationX仿真软件对两种液压系统进行了建模仿真。通过分析比较开、闭式回转液压系统工作机理及泵/马达功率图谱发现:开式回转液压系统存在着节流损失和溢流损失;而闭式回转液压系统则消除了节流损失和溢流损失,减少了系统发热,并提高了液压系统的效率。     

起重机械液压回转制动能量回收系统设计

提出一种起重机回转制动的能量回收系统,该系统由液压回路和控制回路组成,采用多种液压阀体组成的液压调节器,回收回转马达制动时的能量,并以液压能的形式储存在蓄能器中。当蓄能器释放能量时,蓄能器中液压油驱动变量马达和电动机经过分动箱的动力分配后带动主泵对工作负载做功,并且流经变量马达的液压油可进入其他执行机构,实现了液压油流量的再生,减少了能量回收转换环节,提高了能量回收效率,高效地运转了发动机,降低了油耗。     

小型挖掘机回转马达异响故障的排查

1台小型挖掘机工作过程中做复合动作,在做回转停止动作时,回转马达发出很大噪声。为此进行以下排查。 1.排查回转马达 该挖掘机回转马达液压回路由回转制动器1、溢流阀2、单向阀3、延时阀4、通断阀5、回转马达6等组成,如图1所示。需要该机回转时,压力油驱动回转马达6旋转,再通过行星减速器将回转马达6的高速旋转转变为低速大扭矩旋转。回转马达6旋转前,要解除回转制动器1的制动作用。若回转制动器1发生故障,不能完全解除其制动作用时,可造成回转马达6异响。     

液压混合动力在挖掘机上应用研究

挖掘机在工作过程中制动频繁,能量损耗大,为了回收制动回转过程中的的能量,设计了液压混合动力挖掘机的回转系统,利用蓄能器回收制动能量。阐述了液压混合动力的工作原理,并进行了试验研究和分析。结果表明:液压混合动力降低了液压泵的功率损耗和液压马达的压力波动;在节能方面,蓄能器的能量回收效率达到74.75%,达到了节能的目的。     

基于AMESim的挖掘机回转液压系统仿真分析

本文以国内某公司生产的5.8t级小型液压挖掘机为样本.分析了此液压挖掘机回转液压系统原理,根据液压元件实际尺寸利用AMESim对本机采用的负载敏感液压回转系统进行建模仿真分析研究.通过仿真得出了液压马达压力起动和制动时具有较大冲击,压力波动比较大,负载敏感系统具有明显的节能效果,转动惯量对回转液压系统的主要影响.     

泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。     

挖掘机回转溢流能量回收及应用研究

一般的液压挖掘机回转启动和制动时采用溢流阀进行压力限定,提供启动过程的驱动扭矩,在制动时,则作为背压提供负扭矩,使回转制动。而液压油经溢流阀溢流,回转的动能转化为液压油的热能而被消耗,导致能量无效浪费,液压油温升高。对回转特性进行了理论分析、提出了一种回转溢流能量回收和应用的技术方案,建立了仿真模型和进行了仿真分析,最后搭建了物理样机并完成测试,达到良好的节能效果,且降低了整机液压系统的发热量。     

液压挖掘机动臂势能复合式再生系统的研究

为提高液压挖掘机的能量利用率,提出了一种新型复合式动臂势能回收方法。把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到1个蓄能器上,动臂下落时的势能一部分转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能;一部分通过发电机转化为电能,储存在超级电容中。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用2个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有节流和溢流损失,回收效率高。通过仿真验证了方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。     

液电混合装载机行走驱动系统动能回收与再利用

装载机装卸作业过程中,行走系统频繁启制动,带来系统能耗高且驱动电机装机功率大的问题。提出一种液电混合装载机行走节能系统,阐述了其工作原理并设计了液压再生制动策略和能量辅助启动策略以协调电机和液压泵/马达的动力总成部件,在Simulation X中建立了仿真模型。结果表明,此方案有效回收和再利用了装载机行走的制动动能,驱动电机的峰值功率降低约39%,一次完整作业能量消耗减少约29%。     

Theoretical investigations on the effect of system parameters in series hydraulic hybrid system with hydrostatic regenerative braking

As gasoline prices rise and the green movement grows, more fluid power companies are working to develop hydraulic hybrid drive trains for large trucks to passenger cars and wind turbines. The hydraulic hybrid drive system is more effective and efficient than traditional hybrid systems because the quantum of recuperation energy generated is comparatively very high. Series hydraulic hybrid system specially designed for stop-and-go vehicles captures energy as the vehicle brakes and puts the vehicle in motion, when the vehicle is restarted. Then the engine kicks in, once the energy captured gets depleted. The kinetic energy lost as heat energy during mechanical friction braking is recovered and stored in the hydraulic accumulator as potential energy during hydrostatic regenerative braking. This paper gives an insight in to the dynamic simulation results obtained using LMS AMESim tool and effect of various system parameters like pre-charge pressure and hydraulic pump/motor maximum displacement on system output power. Varying the pre-charge pressure of the accumulator and controlling the hydraulic pump/motor maximum displacement show significant improvement in the system output power. Maximizing the system output power indirectly leads to less fuel consumption and pollution reduction in hybrid vehicles.     

旋挖钻机卷扬装置电液混合驱动系统特性

现有旋挖钻机卷扬系统是由阀控液压马达驱动。作业过程中,该系统存在非常大的节流损失;而且工作装置下放过程中,大量重力势能经控制阀节流作用转化为热能耗散掉,造成整机能效较低。为此,提出一种卷扬装置电液混合驱动系统,电动机作为主驱动,控制工作装置运动,降低节流损失;液压泵/马达与蓄能器等组合,构成能量回收单元,回收利用重力势能,辅助电动机驱动卷扬装置。分析了液压卷扬、电动卷扬与电液混合驱动卷扬系统的工作原理和运行特性,建立了旋挖钻机机电液多学科联合仿真模型,对不同驱动系统的运行和能量特性进行研究。结果表明,电液混合驱动系统具有良好的运行特性,相较于液压、电动驱动的卷扬系统,可节能27%~66%。     

液电混合驱动轮式挖掘机行走系统特性分析

轮式挖掘机行走时,行驶速度变化频繁,负载的剧烈变化导致发动机效率低下;制动时动能由机械制动器消耗,大量机械能转化为热能,能量损失严重。为此,提出液电混合驱动轮式挖掘机行走系统,采用高能效的伺服电机控制行走速度,液压泵/马达与蓄能器组合,回收制动动能,并在加速等大功率工况辅助电机驱动行走系统。对系统的工作原理进行参数设计,制定驱动与制动控制策略,建立原机行走系统与所提系统的多学科联合仿真模型,进行仿真分析。结果表明：相同工况下,与原机行走系统相比,液电混合驱动行走系统能耗降低了56.5%,高效回收了制动动能。     

轮边驱动液压混合动力车辆能量回收系统性能研究

合理配置系统各主要参数,是影响混合动力车辆制动性能及节能效果的关键问题。以轮边驱动液压混合动力车辆为原型,分析了轮边驱动液压混合动力车辆能量回收系统的工作原理,以原型车的1/4为基础,对辅助动力元件（蓄能器）、二次元件（液压泵/马达）的参数进行了理论分析;建立了能量回收系统的AMESim仿真模型,进行仿真分析;搭建了试验台架,开展试验验证。结果表明：在满足制动性能要求的前提下,增大蓄能器容积以及降低蓄能器最小工作压力有利于回收制动能量;二次元件的排量对制动性能的影响比较大,对制动能量的回收率影响很小;蓄能器工作压力越低,能量密度越大。     

合理选择关键参数提高液压再生制动能量回收率

针对半挂车制动器磨损严重、能量损耗等问题,对半挂车的再生制动系统进行了研究,提出了液压蓄能器式再生制动系统。通过建立仿真模型,并针对制动与驱动工况建立数学模型,分析蓄能器容积与预充压力、泵/马达排量对液压再生制动系统的影响。研究结果表明,增大泵/马达排量,能提升制动能量回收效率;制动能量回收效率随着蓄能器的容积大小而不同;蓄能器预充压力增大,制动距离短,但不利于制动能量的回收与驱动位移的增加。再生制动系统能增加半挂车的行驶位移,提高燃油经济性,为液压混合动力研究提供了参考。     

电动客车制动和转向复合驱动机组研制

为了实现电动客车有效利用电能、减轻自身质量、合理优化布局和降低成本等目标,对电动客车技术现状做了分析,提出了一种电动客车空压机和转向油泵复合机组,即采用一台电机同时驱动气压制动系统的空压机和动力转向系统的液压油泵.运用底盘优化布置、负载检测主动适配控制、动态优化设计和防震隔振控制等技术进行设计,通过能耗对比、动态性能、零部件匹配性和控制系统可靠性等试验,结果表明,具有减轻整车质量、节省成本、降低能耗和方便布置等特点.     

基于AMESim断带抓捕缓冲系统仿真研究

断带抓捕装置是带式输送机安全运行的重要保护装置,但当带式输送机断带抓捕时易产生较大冲击载荷。液压缓冲对冲击载荷具有较好的吸收消耗作用,可减小断带抓捕时的冲击振动。通过介绍断带抓捕液压缓冲系统的工作原理,利用AMESim进行系统建模。研究了溢流阀开启压力对缓冲油缸压力及制动距离的影响,得出理想的溢流阀开启压力为3 MPa,制动距离为0.59 m,制动时间为1.59 s,并模拟了溢流阀开启压力为3 MPa时的冲击实验。结果表明活塞位移和缓冲腔压力均略低于仿真值,但接近程度较高,验证了仿真研究的参考性。