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。     

液压挖掘机制动能量的回收系统

针对传统液压挖掘机回转系统能量损失严重的问题,提出并设计一套液压挖掘机回转制动能量回收系统。分析该系统工作原理,以及液压蓄能器的参数匹配,通过AMESim软件建立模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:该回转制动能量回收系统使挖掘机回转系统的节能效率达到50%左右,蓄能器进行能量回收的效率达到66.9%,回收能量再利用效率为50.3%,实现了节能减排的目的。     

挖掘机械

<正>单斗挖掘机GJ20156046液压混合动力挖掘机回转能量回收系统的设计和控制[刊,中]/胡均平…//机械科学与技术.—2015,34,(12).—1~6为了解决挖掘机在回转阶段的能量回收再利用问题,基于压力共轨(C PR)液压混合动力技术设计了一个采用两个蓄能器的闭式回转制动能量回收系统。考虑到气体温度与热传递对蓄能器工作状态的影响,建立了系统的数学模型。为了提高回转制动的平稳     

液压混合动力挖掘机回转能量回收系统的设计和控制

为了解决挖掘机在回转阶段的能量回收再利用问题,基于压力共轨(CPR)液压混合动力技术设计了一个采用两个蓄能器的闭式回转制动能量回收系统。考虑到气体温度与热传递对蓄能器工作状态的影响,建立了系统的数学模型。为了提高回转制动的平稳性,减少回转装置的能量损失,设计了自适应模糊滑模控制器对回转速度进行跟踪控制。在Matlab平台上对系统进行仿真,结果表明:自适应模糊滑模控制器有较好鲁棒性、稳定性,可平稳控制回转装置;采用该系统可消除压力共轨系统二次元件之间的压力扰动,能够实现高达49.8%的再生能量用于驱动回转系统,比同吨位的液压挖掘机节能16.7%。     

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。     

全液压塔机回转系统能量再生与应用研究

全液压塔机通常带载回转,转动惯性大。回转制动时,转台惯性动能会导致系统油路压力冲击,最终以热能形式散失造成能量浪费并使油温升高,致使系统性能下降。利用蓄能器和泵/马达二次元件给出一种塔机回转制动能量回收及再利用系统,回转制动的惯性能量回收后用于塔机散热系统的辅助动力,以避免回收能量对系统主回路运行产生影响。仿真结果表明,与原回转液压系统相比,该系统回转制动过程更加平稳,能够保证制动精度,回收的制动惯性能量用于塔机散热系统辅助可节能17.48%。     

挖掘机械

正单斗挖掘机GJ20165031蓄能器对挖掘机回转系统能量回收效率的影响[刊/中]/姚明星…//液压与气动.-2016,(6).-50~56为了提高以蓄能器为储能装置的液压挖掘机回转系统的能量回收效率,研究了某工况下蓄能器不同体积及充气压力对能量回收效率的影响。在AMESim软件中建立回转节能系统模型并进行仿真分析,同时搭建了试验平台对仿真结果进行验证。图8表7GJ20165032混合型液压挖掘机能量回     

双蓄能器并联式液压混合动力车制动特性研究

针对目前并联式液压混合动力车存在制动特性和能量回收率不能兼顾的缺陷,通过分析蓄能器参数在液压辅助系统中的影响作用,提出了用2个小容积蓄能器代替1个大容积蓄能器,并采用蓄能器逐个充液的方案。分析了并联式液压混合动力车能量回收与辅助驱动系统的工作原理和关键元件的参数配置;建立了双蓄能器能量回收与辅助驱动AMESim仿真模型,并进行了车辆液压低速制动和高速制动的仿真分析。结果表明:采用双蓄能器逐个充液的制动方式,低速制动能够显著缩短制动时间和制动距离,高速制动能够有效提高能量回收率。     

蓄能器在液压挖掘机能量回收中的仿真研究

液压挖掘机在工作过程中存在着较大的能量损失,其原因是其转台转动惯量大且需要频繁启动和制动,故而进行能量回收方面的研究有着较为重要的意义。针对液压挖掘机回转液压系统,采用蓄能器进行能量回收,并在转台反向启动时予以释放,以实现转台制动能量的回收和再利用。同时,对液压挖掘机能量回收系统中的蓄能器参数的选择进行了分析。在此基础上对节能方法的能量回收机理进行了分析,并利用AMESim软件进行了仿真试验,结果表明,该节能系统节能效果较为明显,液压挖掘机能耗得到了降低。     

城市用车辆制动能量回收的液压系统设计

在分析车辆制动能量回收的基础上，对城市用车辆制动能量回收的液压系统进行了探讨。采用高低压蓄能器、二通插装阀、双向变量泵—马达等部件，使系统既结构简单、运行可靠，又达到城市车辆节能与减低排放的目的。     

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。     

蓄能器对挖掘机回转系统能量回收效率的影响

为了提高以蓄能器为储能装置的液压挖掘机回转系统的能量回收效率,研究了某工况下蓄能器不同体积及充气压力对能量回收效率的影响。在AMESim软件中建立回转节能系统模型并进行仿真分析,仿真结果表明:在重载工况下,蓄能器充气压力一定时,蓄能器体积越大,能量回收效率越低;蓄能器体积一定时,蓄能器充气压力越高,能量回收效率越高。同时搭建了试验平台对仿真结果进行验证。结果表明:仿真结果和试验结果是一致的,在满足可回收能量的前提下,体积小、充气压力高的蓄能器能有效提高能量回收效率。     

液压挖掘机回转制动能的间接回收系统

为了回收挖掘机回转机构制动时损失的可回收能量,提出了一种制动能的间接回收系统,回收的能量储存在蓄能器中,用于下次的回转启动。详细地介绍了该系统的能量回收与释放过程。通过AMESim软件对该系统进行建模仿真分析表明:提出制动能间接回收系统能够实现回转制动能的回收再利用,在进行参数匹配优化后,该系统与普通挖掘机回转系统相比,其能量回收率达到60.4%,回收能量再利用率高达74.3%,实现了节能的目的。     

液压挖掘机主被动复合驱动回转系统特性及能效

液压挖掘机上车回转系统起动时,由于大惯性、高起动压力而造成大量的溢流损失;制动时回转动能转化为热能,能量损耗大。为此提出主被动复合驱动回转系统,在主驱动回转系统的基础上增设被动回路,被动液压马达用于降低主驱动液压马达的驱动功率及回收制动能量;为降低起动过程中的溢流损失,对主动回路采用进出口独立控制。针对主动马达和被动马达不同排量比对蓄能器压力的影响,提出了改变被动马达排量的优化方案。首先,进行元件匹配计算;然后,建立挖掘机主被动复合驱动回转系统联合仿真模型,与原机回转系统进行能耗对比。结果表明:主被动复合驱动系统在1个工作循环内能耗降低了35.9%~53.1%,实现了节能,提高了工作效率。     

液气储能双缸驱动大型液压挖掘机动臂节能特性研究

液压挖掘机工作过程中存在大量的重力势能浪费,严重影响整机能效并造成大的排放污染。针对双液压缸驱动动臂的大型液压挖掘机,提出采用双液气储能液压缸驱动液压挖掘机动臂、集成驱动与势能回收一体化原理,降低机器作业能耗和排放。将原双腔液压缸改为集成有储能腔的三腔液压缸,储能腔与液压蓄能器直接连通,通过液压蓄能器初始充液压力平衡工作装置自重,直接回收利用工作装置重力势能。根据36 t大型液压挖掘机作业特点和重力势能变化情况,设计出液压缸和液压蓄能器的参数。进一步建立数字化样机,通过对液气储能驱动系统进行仿真研究,对液压泵输出流量和控制阀的阀口参数重新匹配,修改了与回转复合动作的合流控制策略,并初步验证了液气储能驱动系统的节能效果。在此基础上构建了试验样机,90°标准装车作业循环测试表明,与同型号液压挖掘机相比,在满足同样挖掘力的情况下,整机工作效率提升20.7%,燃油消耗降低17.1%,如按每天作业8 h计算,单台车每天可节约燃油达47 L,减少二氧化碳排放123.6 kg。     

液压再生制动系统的能量回收效率研究

针对纯电动汽车续驶里程低、电池充电难等问题,对纯电动汽车的再生制动系统进行了研究,通过比较多种液压制动能量回收方案与储能方式,提出了定压源飞轮液压再生制动系统。为提高所提出的再生制动系统的能量回收效率,以泵/马达和蓄能器工作参数作为变量进行了试验研究和基于AMESim软件的仿真研究,通过仿真分析和试验研究对比,找出了最佳的参数匹配。研究结果表明,该再生制动系统的能量回收效率随着蓄能器容积的大小不同和液压泵/马达的排量不同而改变,泵/马达排量越大回收的能量越多,但是随着排量的增加泵/马达上的阻力也增加了,高于一定值后能量回收效率会下降;蓄能器容积越大,可回收的能量越多。对该系统的研究值得借鉴,可为合理匹配电动汽车液压再生制动系统参数提供依据。     

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。     

超大型液压挖掘机混合式动臂势能回收系统设计及仿真分析

由于工作装置和负载的质量巨大，超大型液压挖掘机动臂下放时大量势能经液压阀口转变成油液的热能，造成油液温度升高。对此，提出一种流量再生与蓄能器相结合的混合式动臂势能回收系统。该系统通过流量再生原理，使动臂液压缸无杆腔流量的一部分流入有杆腔，减少对液压泵的流量需求，降低系统对发动机的功率需求；同时，使用蓄能器和平衡缸相结合的方式回收工作装置的势能，并在动臂提升时实现回收能量的再利用，提高了系统的能量利用效率。建立了系统的仿真模型，对影响势能回收和能量利用效率的关键参数进行了研究分析。结果表明，混合式动臂势能回收方案具有较好的能量回收效果，节能效果显著。     

基于模糊控制的节能型复合液压缸式抽油机设计

抽油机是把石油从地层提升到地面的重要的机械设备。基于目前液压抽油机在使用过程中存在的高耗能、低效率、换向不平稳等问题,采用恒功率可调变量泵的控制策略,设计一种采用蓄能器回收能量的复合液压缸式抽油机。在AMESim中搭建系统模型,并通过模糊控制优化抽油杆速度特性曲线。仿真结果验证抽油杆换向速度波动超调量由原来的20.6%降到3.82%,蓄能器能够节能48%。