液压挖掘机回转制动能量回收系统

为了回收液压挖掘机在回转阶段的制动能量,提出一种基于回转马达进/出口压力差自动识别回转过程所处阶段,决策能量回收的全液压自动控制回转制动能量回收系统.引入一正态分布函数,以蓄能器压力状态（SOP）、液压泵出口压力以及负流量反馈压力为输入信号,根据负载的实时需求功率,提出一种以复合恒功率 负流量动力控制决策发动机和蓄能器主辅动力源的能量分配方法,保证回转机构的正常高效运转.仿真结果表明,当回转系统作为单独执行机构时,采用该回收系统的液压挖掘机,能够实现高达50.0%的再生制动能量用于驱动回转的能量回收利用效率,在相同工况下比同吨位液压挖掘机节能16.3%,不影响操作习惯和操作性能.     

油液混合动力挖掘机势能回收及能量管理策略

针对油液混合动力挖掘机能量损失较大、能量回收效率偏低等问题,提出基于复合液压缸和蓄能器的混合动力挖掘机机械臂势能回收系统.复合液压缸由有杆腔、无杆腔和配重腔3个容腔组成.配重腔与蓄能器相连,提供机械臂负载平均值;有杆腔和无杆腔分别与泵/马达的2个进出油口相连构成闭式系统,通过泵/马达向有杆腔或无杆腔提供高压油液从而驱动机械臂动作.通过仿真分析验证系统的节能效果;建立系统数学模型,分析系统控制性能和液压元件之间的动、静态关系及能量损耗;提出基于瞬时优化控制的能量管理策略.通过仿真及数学模型的分析结果表明,势能回收系统可以提高机械臂能量回收效率,减小能量损耗,发动机最大输出功率可以减小27%,通过能量管理策略可进一步将发动机最大输出功率减小44%.     

一种闭环液压能量再生系统研究

针对目前旋转负荷能量再生系统效率低、成本高等缺点,提出一种新型的液压能量再生系统.该再生系统以闭环静压传动系统为基础,主要由泵、泵/马达、蓄能器、方向控制阀等液压元件组成.系统启动时利用液压泵与蓄能器驱动泵/马达带动负载旋转,制动时负载动能转变为液压能并储存在蓄能器中,在不引起流体流动逆转的情况下实现能量回收.首先,对该系统进行了建模;其次,设计一种由上位控制器和主控制器组成的分层控制系统,针对系统模型的不稳定性与不精确性,把主控制器内的二级控制器设计成为一种自适应模糊滑模控制器;最后,对系统的能量利用率和系统能量回收潜力的影响进行分析.结果表明:本文方案在制动过程中对系统能量回收率可达66.4％,在启动时比其他方案节省能量最高可达35.5％,证明了所设计方案的有效性和控制系统的科学性.     

变频驱动的闭式回路节能型液压升降系统

为进一步降低液压升降系统的装机功率和能耗,提出了一种新式的节能型液压升降系统,其原理是将变转速容积调速、活塞拉缸和蓄能器作液压配重技术结合在一起,构成变频驱动的闭式回路液压系统.研究了该原理在液压电梯中的典型应用,给出了系统装机功率的计算公式,得到了系统装机功率、蓄能器容积与蓄能器工作压力比（最低工作压力与最高工作压力之比）的关系.试验研究了在不同负载工况下电梯轿厢的速度运行性能,并对比分析了该系统与阀控等系统的节能性能.结果表明,采用此新型节能方案不仅能够大幅降低液压电梯系统的装机功率和能耗,使系统平均总效率提高至70％,而且具有良好的速度运行性能.     

用闭式油路的变频液压电梯能耗特性分析

为解决液压电梯装机功率和能耗大的问题，提出一种采用闭式油路的变频（VVVF）控制液压电梯系统.阐述了基于VVVF控制、蓄能器做液压配重和活塞拉缸技术的节能原理，分析了系统中蓄能器、主电动机和负载这3个主要功率部件的运行状况.在电梯轿厢处于不同负载重量的工况下，对系统中3个主要部件的功率特性进行了试验研究，并在此基础上计算得到系统的能耗和总效率.试验和分析结果表明，在电梯轿厢处于速度1.0 m/s、负载重量最大为1 000 kg的工况下，该系统相对于典型的液压电梯系统，节能效果显著，装机功率仅为10.25 kW，总效率提高到70％.     

基于液压变压器的TBM刀盘混合驱动系统

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)电机驱动系统脱困扭矩不足、欠负载工作效率低等问题,提出基于液压变压器(HF)的二次调节系统协同变频电机的刀盘混合驱动方案.通过分析液压变压器的工作原理并建立数学模型,基于直径为2.5m TBM实验台的性能要求,在AMEsim软件平台上搭建液压变压器超级元件模型并进行二次调节系统的性能验证.采用插值查表法反算控制角度实时控制变压器在蓄能器充放时的输入输出压力稳定,引入变比例系数PID闭环控制提高压力控制精度.仿真结果表明:通过调节液压变压器的变压比能实现二次调节泵/马达对蓄能器的精确低压充能和高压释放,压力控制误差在2%以内,典型工况下刀盘驱动系统效率可提高4.99%.     

基于液压变压器的TBM刀盘混合驱动系统

针对全断面硬岩隧道掘进机(TBM)电机驱动系统脱困扭矩不足、欠负载工作效率低等问题,提出基于液压变压器(HT)的二次调节系统协同变频电机的刀盘混合驱动方案.通过分析液压变压器的工作原理并建立数学模型,基于直径为2.5m TBM实验台的性能要求,在AMEsim软件平台上搭建液压变压器超级元件模型并进行二次调节系统的性能验证.采用插值查表法反算控制角度实时控制变压器在蓄能器充放时的输入输出压力稳定,引入变比例系数PID闭环控制提高压力控制精度.仿真结果表明:通过调节液压变压器的变压比能实现二次调节泵/马达对蓄能器的精确低压充能和高压释放,压力控制误差小于2%,典型工况下刀盘驱动系统效率可提高4.99%.     

液压储能式车辆制动能量回收系统参数设计研究

通过蓄能器存储能量的计算公式,分析了蓄能器的容积、充气压力和最高工作压力对能量存储能力的影响,提出了充分发挥蓄能器能量存储能力的充气压力的确定方法和蓄能器容积的确定方法.根据能量守恒原理,得到了车轮制动力矩的计算公式,分析了液压系统的压力、液压泵/马达的排量和传动系的传动比对车轮制动力矩的影响,提出了液压泵/马达的排量和减速箱传动比的确定方法.     

基于液压挖掘机分段功率控制的节能技术

讨论了目前国外液压挖掘机所采用的分段功率控制节能技术，分析了分段功率控制技术的原理和实现的方案。针对不同的工况要求，通过对发动机和泵进行调节，达到发动机－液压泵之间功率合理匹配的目的，减小系统的能量损失。并从液压泵和发动机两个方面对其具体控制原理进行了分析和描述。     

液压变压器四象限工作特性研究

对液压变压器工作于四象限的特性进行了研究,建立了液压变压器四象限工作的动力学模型.对液压变压器四象限工况下,液压蓄能器流量特性、液压恒压网络系统压力特性以及液压变压器控制角特性进行了仿真研究,结果表明:随着负载的变化,液压恒压网络系统压力波动范围不超过3%,基本保持为准液压恒压网络系统,而液压蓄能器的流量以及液压变压器的控制角则呈非线性增加或减小.     

重型商用车辆轮毂液驱系统的驱动特性

在传统重型车辆的基础上,添加液压集成泵、轮毂马达、蓄能器等液压元件,形成一种新型轮毂液驱辅助驱动前桥系统,增加了整车更多功能以适应重型商用车的使用环境。利用MATLAB/Simulink和AMESim软件,搭建了轮毂液驱重型车的离线仿真平台,验证了泵-马达助力和蓄能器-马达助力的动力性能。仿真结果表明,蓄能器的辅助驱动适合在短行程内短时地提供辅助驱动力,而液压泵助力可以在更大行程内稳定持续地提供辅助驱动力。本文开发的液驱系统兼具两者的优点,对于重型车辆轮毂液驱系统的开发与应用具有重要参考意义。     

主从型电液耦合载电车辆工作模式分析

针对传统电动汽车存在的动力形式单一等问题,本文基于电液动力耦合电动汽车工作原理,对主从型电液耦合载电车辆工作模式进行分析。本文提出一种新型电液动力耦合传动方法,以实现机械能、电能和液压能之间的相互转化,论述了动力耦合系统结构与组成,提出了车辆行驶过程中的6种工作模式,为验证该动力耦合系统的可行性,对各个工作模式下,主从型电液耦合载电车辆系统的电能、机械能、液压能传递和相互转化过程进行分析。分析结果表明,在提出的6种工作模式下,该系统凭借行星齿轮无级调速和功率分流的特点,能够实现3种不同能量之间的相互转化。当车辆行驶时,电能由动力电池传递至驱动电机、电控液压泵/马达等设备,液压能驱动液压泵/马达转动,机械能经行星排动力耦合向驱动桥输出。当车辆制动时,电能向动力电池中回收,液压能向高压蓄能器中回收。该研究具有一定的理论研究和实际应用价值。     

液压挖掘机动臂闭式油路节能系统

通过对液压挖掘机典型工况特性分析,提出了一种液压挖掘机动臂闭式油路节能系统,阐述了配置蓄能器动臂闭式油路系统的节能原理。在其工作原理基础上建立了液压元件及电气元件的数学模型。在典型挖掘循环中,分析了系统中蓄能器、电动机和负载3个主要功率部件的运行状况。理论分析和仿真结果表明:液压挖掘机动臂闭式油路节能系统运行状况良好,与普通阀控液压挖掘机动臂驱动方式相比,该系统节能率约为33.1%,为液压挖掘机整机节能提供了参考。     

盾构刀盘驱动液压系统压力冲击吸收特性分析

针对盾构掘进地层复杂、负载冲击大的工况特点,提出一种基于压力反馈和电液比例控制的新型开式刀盘驱动液压系统.通过对元件模型的线性化处理建立泵-马达-蓄能器系统的动态数学模型,分析蓄能器的引入对于系统固有频率的影响.同时利用AMESim中的液压模块化元件与液压元件自主设计库（HCD）联合建模,对刀盘在不同工况的仿真过程中,通过比例方向阀控制蓄能器的不同工作状态来研究更好的冲击吸收效果.结果表明,在不同的负载剧变所带来的压力冲击下,蓄能器在吸收冲击的同时也影响到了系统的稳定性,可以通过电液比例控制蓄能器的工作状态来更好地适应负载的冲击．     

基于液压变压器的自适应换向驱动系统

为了充分发挥液压恒压网络系统的节能特性,实现驱动系统的四象限工作特性,提出了一种基于液压变压器的自适应换向驱动系统。通过压力交叉反馈控制驱动系统中的液控单向阀,使得仅通过改变液压变压器控制角,就能够实现系统的自适应换向。通过建立系统模型,分析了系统的工作特性。研究结果表明:当系统从驱动工况切换到制动工况时,系统响应迅速,液压变压器转速徒然下降;在制动压力建立起来之后,液压变压器进入稳定工况,转速逐渐下降;在制动工况下,系统能够实现再生制动,回收部分制动动能,并通过液压变压器将能量存储于液压蓄能器中。     

并联式液压混合动力车辆再生制动的影响因素

分析了并联式液压混合动力车辆制动过程的能量损耗,确定了液压混合动力系统节能研究的重要方向。通过对比计算和仿真研究,分析了驱动方式、运行工况、扭矩耦合器传动比等因素对并联式液压混合动力车辆制动性能的影响。结果表明,采用前轴驱动方式,适当增大扭矩耦合器传动比,合理地选择液压蓄能器容积和工作压力有利于提高车辆在城市运行工况下的再生制动性能。     

大容量中空吹塑机液压系统设计及其关键技术研究

针对大型中空成型机高能耗问题,对其液压系统进行仿真和优化;根据其工作周期较长、短时间需要大流量的工作特点,设计了能与执行机构所需液压能相匹配的供油系统;分析了液压系统应用的关键技术。避免了传统的液压系统元件多、调试繁琐、不能连续控制、系统工作不稳定等缺点,大幅减小了液压泵及驱动电机的装机容量,有效地解决了执行部件的冲击问题,使液压系统高效节能、运行平稳可靠。     

液驱混合动力车辆制动能回收效果

提出一种应用液压变压器搭建液驱混合动力车辆的设计概念.在其工作原理的基础上建立相关数学模型,分析蓄能器的特性参数(有效容积、比能量和充放效率等)与液压变压器配流盘控制角之间的关系.在不同恒转矩制动工况下对直接能量回收和应用液压变压器间接蓄能器的能量回收进行仿真分析,得出不同变压比下的节能参数.     

轮边驱动液压混合动力车辆再生制动控制策略

针对如何有效利用再生制动节约能量,合理分配各轮再生制动力,以及协调再生与摩擦制动的关系等影响混合动力车辆节能效果及制动安全的关键问题,以轮边驱动液压混合动力车辆为原型,根据垂直载荷变化、制动安全性、能量再生效率和储能元件充能状态等因素,提出了基于后向建模方法的轮边驱动液压混合动力车辆制动控制策略。通过在Matlab/Simulink环境下建立模型仿真进行验证,得到了典型工况下车速与液压蓄能器压力变化、再生制动能量回收的关系。结果表明,该控制策略能够在保证制动安全的前提下有效提高能量再生效率。     

盾构机液压系统多泵优化组合驱动技术

研究了一种改进的盾构掘进机刀盘驱动液压系统,通过驱动功率优化配置实现系统的节能.液压系统由2个大排量液控比例变量泵与2个小排量的电控比例变量泵组合驱动8个液控变量液压马达.液压系统采用电液比例技术进行泵的排量控制,通过包括有比例溢流阀和功率限制阀的液控回路实现了2个大排量变量泵的比例变量和恒功率控制,通过电控系统实现2个小排量泵的比例变量和恒功率控制.建立了液压系统的AMEsim仿真模型,仿真分析了液压系统的调速特性、恒功率特性及负载变化对调速特性的影响.试验研究表明,这种多泵组合调速能满足盾构的不同工况需求.