混合动力挖掘机动臂势能分级回收仿真研究

针对挖掘机动臂势能浪费大的问题,提出一种混合动力挖掘机动臂势能分级回收系统,该系统采用低、中、高压蓄能器进行分级势能回收。分析系统工作原理,建立动臂油缸和蓄能器能量数学模型,运用AMESim建立液压系统和控制策略,并在典型工况下进行仿真。仿真结果表明：挖掘机动臂采用低、中、高压蓄能器进行分级势能回收是可行的,该系统节能率达到40.6%,能量回收效率保持在36.1%以上。     

油液混合动力挖掘机回转系统仿真分析

为了回收挖掘机回转平台制动过程中的制动能量,设计了油液混合动力挖掘机回转系统,利用蓄能器回收回转平台的制动能量。阐述油液混合动力回转系统和普通回转系统液压原理的不同,建立AMESim模型并进行仿真分析。仿真结果表明:油液混合动力挖掘机回转系统在一定程度上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70.0%,再利用效率达到72.8%,利用率较高,达到节能的目的。     

基于飞轮储能原理的挖掘机动臂势能回收系统设计

针对挖掘机工作装置在下放时势能转化为热能造成的能量浪费问题,提出一种以液压泵/马达作为能量转化元件、飞轮为储能元件的动臂势能回收与再利用系统,阐明系统工作原理。以某4 t液压挖掘机为研究对象,对系统的关键参数进行匹配,建立系统模型;对典型工作循环中,对液压泵/马达排量、飞轮转动惯量等关键参数对动臂运动和能量回收和再利用的影响进行仿真分析,得出能量回收和再利用的具体数值,最高可达约65%。结果表明,该系统可以显著提升挖掘机液压系统的能量利用效率。     

基于电液混合储能的电动挖掘机动臂节能驱动系统特性

针对现有电动挖掘机采用多路阀控系统造成的能效低、电池装机容量大但续航时间短的不足,提出一种变转速双泵直驱液压挖掘机动臂系统。根据动臂液压缸面积比配置2个液压泵/马达的排量,实现液压缸流量匹配。采用液压蓄能器与超级电容进行混合储能,实现动臂重力势能的高效回收利用。分析所提系统的工作原理,建立系统多学科联合仿真模型,分析系统运行特性和能量特性。研究结果表明：双泵直驱挖掘机动臂系统具有良好的控制特性,速度运行平稳。与传统多路阀控系统相比,双泵直驱挖掘机动臂系统节能效果显著,蓄能器压力21 MPa和容积180 L时,重力势能回收效率为79.9%,能耗减少64.6%,进一步通过合理选择蓄能器工作压力和容积,双泵直驱动臂系统的节能效果可达到65%以上。     

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。     

液压挖掘机动臂势能回收与控制技术研究

为缓解日益严峻的环境问题,提出了一种新型液压挖掘机动臂势能回收系统,提高了液压挖掘机的能量利用率。为降低势能回收系统对操控性的影响,提高系统的操控性能,分析了新型势能回收系统的特点;提出了针对该系统的控制策略和系统控制方法;建立了该控制系统的数学模型。通过仿真验证了该方法的可行性,在实现势能回收的基础上提高了系统的操控性能。     

液压挖掘机回转系统能量回收研究

提出了一种挖掘机回转节能系统,从理论上阐述了该系统的工作原理。详细计算了该节能系统中能量回收元件的参数,利用AMESim软件对该系统进行建模仿真。结果表明:回转节能系统能够实现挖掘机回转制动能的回收再利用,达到了节能的目的,节能效率达到50.3%。     

液压挖掘机回转液压系统能量回收研究

液压挖掘机在工作过程中存在很大的能量损失,其原因是其转台转动惯量大且需要频繁启动和制动。针对液压挖掘机回转液压系统,回收转台的制动能量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。在此基础上,分析节能系统的能量回收机制,并通过AMESim进行仿真试验。试验结果表明:该节能系统的节能效果较为明显,液压挖掘机能耗得到了降低。     

基于蓄能器的挖掘机节能驱动系统的参数匹配

为了提高液压挖掘机驱动系统的效率,提出一种基于能量回收和液压混合动力的液压挖掘机节能驱动系统的参数匹配方法。分析节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以保证液压挖掘机作业效率、整机稳定性、延长蓄能器使用寿命和满足负载平衡能力为约束条件,对节能驱动系统中液压蓄能器、泵/马达、发动机等主要元件进行参数匹配。在所建立的液压混合力挖掘机模型上对匹配结果进行分析,结果表明:进行参数匹配后,发动机的工作点波动较小且蓄能器的压力波动满足工况要求,同时上车机构能量回收系统的使用使得整机节能效果进一步提高10%。     

电动挖掘机动臂能量回收系统分析

为解决传统挖掘机能量利用率低、排放量大的问题,设计以超级电容为储能元件的电动挖掘机动臂能量回收系统。将挖掘机动臂下放时的势能最终以电能的形式储存到超级电容中,在挖掘机动臂上升时可以将该部分能量直接利用。建立超级电容数学模型,设置超级电容主要参数。同时充分利用ADAMS、AMESim与MATLAB的优势实现各个软件间的数据交互,使仿真结果更加直观、可靠。仿真结果表明：在满足传统挖掘机工作要求前提下,挖掘机动臂在一个工作周期内,能量消耗降低了20.72%,该系统具有较好的节能减排效果。     

液压挖掘机动臂液压系统的节能研究

在分析了液压系统常见的能耗问题的基础上,以现有的某型号液压挖掘机动臂液压系统为研究对象,设计了新型动臂势能回收系统,并建立该系统的AMESim模型。通过仿真分析得出新液压系统的能源利用率比不采用任节能措施的液压系统提高了34.8%,有良好的节能效果。     

挖掘机动臂势能回收系统蓄能器压力设计及试验

为降低液压挖掘机整机能耗,提出一种以蓄能器为储能装置的液压挖掘机动臂闭式回路势能回收系统。以80k N级液压挖掘机为研究对象,基于系统工作原理,建立了能量回收系统电动机-泵/马达轴系力矩平衡模型,分析了蓄能器平均工作压力与负载压力的关系。结果表明:电动机-泵/马达轴系在电动机无功率输出工况力矩平衡时,液压蓄能器工作压力平均值约为动臂负载压力的2倍。并结合半载工况挖掘机动臂下降试验,确定8吨级液压挖掘机蓄能器最小和最大工作压力分别为16.04 MPa和19.56 MPa。     

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。     

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.     

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。