基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究

为进一步提高液压挖掘机的节能效果,提出了以混合动力源代替单一柴油机动力系统的新型节能方法.通过分析液压挖掘机的工况特点和发动机工作点波动情况,证明了混合动力技术在液压挖掘机节能中的必要性和可行性.建立了5 t级串、并联混合动力挖掘机的仿真模型,并以采集的同等级动力配置的液压挖掘机工作负载作为仿真的载荷谱.以模型仿真和试验测试为研究手段,对比分析了原型系统和串/并联混合动力系统的节能效果、系统成本和动力性能,得出了并联式混合动力系统是目前最适合液压挖掘机的节能方案的结论.仿真和试验结果表明,该方案能进一步提高液压挖掘机的节能效果.     

基于AMESim的混合动力挖掘机动力匹配研究

探索了并联混合动力液压挖掘机的匹配方法,设计了一套基于某中型液压挖掘机的并联混合动力系统方案和一种基于分工况的综合控制策略。利用AMESim软件对发动机、电池组、液压系统和工作装置分别进行了建模和分析,最终建立了整个系统的仿真模型并对不同工况进行了仿真分析。仿真结果表明:该动力匹配方案和控制策略能够稳定发动机的工作点,可以对电池组进行有效管理和保护,获得较好的动力性指标和节能指标。     

混合动力液压挖掘机动力控制策略的研究

设计了一套液压挖掘机的节能液压系统,并且提出了具有超级电容混合动力液压挖掘机的全新结构和动力控制策略。通过计算机仿真,得出了对22吨并联式混合动力液压挖掘机的最优配置。     

基于工况识别和动态混合度优化的控制策略

混合动力技术给液压挖掘机节能注入了新的生机,但挖掘机工况复杂,负载波动剧烈,给控制策略的制定带来极大挑战。研究了动态工作点控制策略的不足,针对液压挖掘机工况特点,提出了一种基于工况识别和动态混合度优化的并联混合动力挖掘机控制策略。该策略根据负载和电池组的荷电状态(SOC)确定当前工况下双动力源的功率组合,实现动力性能和节能效果的综合优化。试验表明,该策略克服了动态工作点控制策略的不足,优化了发动机工作点和电池SOC工作区间,较大幅度地提高了整机的燃油经济性。     

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     

串联泵传动优缺点及选用要点

目前工程机械传动方式包括液压传动、液力传动、电传动和机械传动。涉及液压传动有以下几种方式：一是发动机经分动箱将动力传递给连接于分动箱上的各个液压泵,再通过液压泵将动力传递到执行元件：二是发动机直接与数个液压泵串联,来完成动力传递：三是在一些复杂的液压系统中,将液压泵串、并联混合安装。本文主要介绍第2种液压传动方式,即串联泵的优缺点以及选用要点。     

混合动力液压挖掘机液压马达能量回收的仿真及试验

针对混合动力挖掘机提出利用液压马达对液压执行元件的回油进行能量回收的节能方案。建立液压挖掘机能量回收的仿真模型,对各执行元件的可回收能量所占比重和系统的节能效果进行仿真计算。搭建混合动力液压马达能量回收试验台,进行能量回收过程中的能量转化效率和操控性能的试验研究。试验和仿真结果表明,在混合动力液压挖掘机系统中采用马达能量回收和发电机转速控制执行元件运动速度的节能方案是可行的。     

液压并联机构在工程机械中的发展与应用

对串联机构及并联机构的特点及应用进行了介绍，阐述了液压并联机构在工程机械中的应用．对并联机构的特点进行了分析。针对挖掘机和凿岩钻机的结构进行了介绍，并对工程机械中所存在的液压并联机构进了说明，分析了液压并联机构在工程机械中的特点。通过国外凿岩机与国内凿岩机中液压并联机构应用的对比，得出了液压并联机构在工程机械中应用的可行性。     

动臂势能再生混合储能系统的设计与分析研究

液压蓄能器储能一直是液压系统唯一的储能方法,被广泛应用于混合动力液压挖掘机中,具有功率密度高、响应快、工作稳定、性价比高等优点。但是与电储能方式相比,液压蓄能器的能量密度低、吸放能压力波动大,限制其在混合动力液压挖掘机上的应用。提出了一种混合储能系统(HES),一部分能量按传统液压蓄能器储能方式,以保证功率密度;其他能量转换为电储能方式,以保证能量密度。基于一台1.7 t的微型液压挖掘机,建立了该混合储能系统的全尺寸仿真模型,实现了液压挖掘机动臂能量再生。研究结果表明,该混合储能系统能够有效回收动臂势能,且能量密度较高,吸放能压力波动小。     

油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统

针对传统液压挖掘机工作装置在作业过程中所产生的能量损失,提出了一种油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统,以改善挖掘机的燃油与环保性能,分析了影响动臂势能回收利用的主要设计参数,建立了挖掘机虚拟样机模型和液压系统相关元件的数学模型。基于主辅动力源出口压力差分配流量的方法,设计了油液混合动力挖掘机势能回收利用的控制策略。理论分析与仿真结果表明,具有动臂势能回收利用功能的油液混合动力挖掘机能量利用率得到明显提高,系统的操作性能基本不受影响,从而验证了所设计的系统方案和控制策略的有效性。     

CONSTANT WORK-POINT CONTROL FOR PARALLEL HYBRID SYSTEM WITH CAPACITOR ACCUMULATOR IN HYDRAULIC EXCAVATOR

Limitations of various accumulators in hybrid hydraulic excavator are analyzed. A program using capacitor as the accumulator based on constant work-point control is put forward. A simulating experimental system of hybrid construction machinery is established, and experimental study on constant work-point control for parallel hybrid system with capacitor accumulator is carried out using the pressure and flow rate derived from boom cylinder of hydraulic excavator in actual work as the simulating loads. A program of double work-point control is proposed and proved by further experiments.     

液压挖掘机双动力系统的研究

为了研究能够长期适应隧道施工条件的高效环保型工程机械,提出一种应用于液压挖掘机的双动力系统,该双动力系统有两大动力源——柴油机和电动机。分析了双动力系统的主要结构形式和特点,选取单泵并联式结构作为本文研究对象。采用单向离合器和同步带传动系统实现柴油机和电动机的动力耦合,可有效降低生产成本和维修成本。整机试验结果表明,双动力液压挖掘机的动力性能与原型机相当,使用电力驱动时,经济性与柴油机驱动相比提高30%以上,达到预期开发目标。     

22吨液压挖掘机能量损失的研究

针对液压挖掘机在工作过程中存在的大量能量损失,以22t液压挖掘机为研究对象,基于MATLAB软件的Simulink和SimScape建立了整机的仿真模型,并分析了在液压挖掘机内的能量分配和能量损失。在此基础上研究得出采用闭环的液压系统的混合动力液压挖掘机可以减少系统的能量损失,达到节能的目的。     

1种挖掘机恒压网络二次调节液压系统及其能耗分析

为开发高效节能型挖掘机,提高能量的利用率,分析了现有挖掘机液压系统在节能控制方面存在的不足,提出1种基于恒压网络二次调节技术的挖掘机液压系统的设计方案,分析了该方案的特点.以具体挖掘机工况为例,对3种不同的挖掘机液压控制系统进行能耗分析与对比,结果表明基于恒压网络二次调节技术的挖掘机液压控制系统是可行的,且具有较好的节能效果.     

挖掘机并联式混合动力系统建模及控制策略研究

针对液压挖掘机的并联式混合动力系统,基于其工作机理,建立了包括电池组、电动/发电机、以及柴油机在内的整个系统的动力学模型。重点建立了四缸柴油发动机的瞬态模型,以准确反映发动机转速及扭矩对外负载的动态响应情况。为了提高系统的节能效果,基于系统动力学模型及负载状况,以优化发动机工作点、提高燃油效率为目标,设计了一种多点控制策略。仿真结果表明,柴油机发动机模型合理有效,设计的控制方法能使混合动力挖掘机燃油效率得到了明显提高。     

液压挖掘机电容蓄能式并联混合动力系统结构及控制策略研究

分析了以电容器为蓄能装置的液压挖掘机并联混合动力系统的结构,在此基础上,针对液压挖掘机的工况,提出了以发动机工作点和电容器荷电状态（state of charge,SOC）值为优化变量的控制策略,并建立了试验系统对该控制策略进行试验研究。研究结果表明,采用该控制策略后,改善了发动机工作点的分布区域,抑制了电容器SOC的变化幅度,且基本不影响系统的响应性能。     

基于负载平衡的混合动力挖掘机功率匹配研究

液压挖掘机在工作时,工况变化剧烈,但在每个工作循环中输出功率是有规律可循的,通过对单工作循环能量的回收与利用,能够使柴油机工况稳定。采用二次调节技术对负载功率进行平衡,使柴油机稳定工作在燃油高效区。利用SimulationX对原机系统进行建模,包括液压系统、柴油机、多体动力学模型,并与试验数据进行对比,验证仿真模型;将油液混合动力系统应用到原机系统,并对主要参数进行匹配;在前馈与压力双控制方案下,对改进后的模型进行功率匹配研究。仿真试验结果研究发现:在前馈与压力双控制方案下,能够减小柴油机装机功率并使柴油机功率输出平稳,基本稳定在燃油高效区。