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。     

液压挖掘机回转制动能量电液回收系统

在分析现有液压挖掘机回转节能系统的基础上,结合挖掘机回转工况,提出了一种基于蓄能器 液压马达 超级电容的挖掘机回转制动能量电液回收系统,通过实时调节回收马达的入口压力和电机的转速,实现挖掘机回转平台的平稳制动。采用蓄能器和超级电容共同储能,超级电容补偿蓄能器的非线性特性,降低了储能单元的成本。构建了能量回收系统的数学模型;建立了采用该能量回收系统的20 t挖掘机联合仿真模型,分析研究了挖掘机空载工况下所提系统的回收效率和回转平台的运行特性。研究结果表明：在不影响系统正常工作和操作者操作习惯的同时,所提系统可实现回转制动能量的高效回收;当回收马达入口压力设定23 MPa时,回收效率可达63.2%。     

液压挖掘机回转制动能量电液回收系统（英文）

在分析现有液压挖掘机回转节能系统的基础上,结合挖掘机回转工况,提出了一种基于蓄能器-液压马达-超级电容的挖掘机回转制动能量电液回收系统,通过实时调节回收马达的入口压力和电机的转速,实现挖掘机回转平台的平稳制动。采用蓄能器和超级电容共同储能,超级电容补偿蓄能器的非线性特性,降低了储能单元的成本。构建了能量回收系统的数学模型;建立了采用该能量回收系统的20 t挖掘机联合仿真模型,分析研究了挖掘机空载工况下所提系统的回收效率和回转平台的运行特性。研究结果表明:在不影响系统正常工作和操作者操作习惯的同时,所提系统可实现回转制动能量的高效回收;当回收马达入口压力设定23 MPa时,回收效率可达63. 2%。     

一种大型液压挖掘机回转系统节能技术的研究

针对某大型液压挖掘机现有回转系统存在回转制动能量浪费严重的现象,提出一种新液压回转制动能量回收系统,利用蓄能器回收其回转制动阶段的制动能,下次回转启动与变量泵共同驱动回转马达。阐述了两种系统液压原理的异同,在AMESim中建立模型并进行仿真分析。仿真结果表明:新系统可以降低变量泵的功耗和吸收系统压力波动,回转制动能量回收率为28.5%,回收制动能量再利用率为76.3%,蓄能器能量回收利用率为21.7%,节能效果明显,可以有效改善其能耗问题。     

大型液压挖掘机闭式回转系统研究

针对大型挖掘机回转液压系统能量浪费较大的问题,以某企业CED1000-7挖掘机为研究对象,在研究其传统开式液压回转系统能量损耗的基础上,分析该系统原理,设计出闭式回转系统。通过闭式回转系统模型搭建、理论计算和AMESim软件仿真,得出挖掘机闭式回转系统仿真曲线,验证该闭式回转系统较开式回转系统节能1 195.5kJ。     

基于电液协调式液压挖掘机复合动作工况下能量回收系统研究

为实现液压挖掘机动臂与转台复合动作时的能量回收,提出一种基于蓄能器-液压马达-发电机的液压挖掘机电液协调式能量回收系统。在标准工况下的单个工作周期内对系统模型进行仿真分析,研究关键参数对系统节能效果的影响。结果表明:在参数合理匹配的情况下,此系统回转制动能量回收率为61.08%,动臂下降能量回收率为27.23%,综合能量回收率达到了44.79%,综合能量再利用率达到了47.37%,节能效果良好;在合理的范围内,选择初始容积小的蓄能器和排量小的回收马达能提高系统的能量回收率。     

基于双蓄能器切换的非对称泵势能回收系统

针对挖掘机动臂在下落过程中单个蓄能器回收势能效率有限的问题,提出一种高低压双蓄能器切换的能量回收策略。基于能量回收原理,利用计算机仿真软件SimulitionX,根据工作装置的三维结构模型建立3D仿真模型和液压系统仿真模型。在此基础上研究挖掘机工作装置姿态对动臂势能回收效率的影响,对不同作业模式下蓄能器不同压力时的动臂伸缩过程进行模拟分析。最后调查统计了某工地挖掘机某段时间内的作业情况,并进行了计算分析。结果表明：挖掘机在该作业情况下,使用3 MPa和5 MPa的高低压双蓄能器回收能量比使用3 MPa的低压蓄能器效率提升29.23%,比使用5 MPa的高压蓄能器效率提升9.06%。     

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%。     

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。     

旋挖钻机主卷扬势能回收系统仿真与研究

针对旋挖钻机主卷扬下放势能难以有效回收与再利用的问题,提出一种主卷扬下放势能回收与利用系统。以某中型旋挖钻机为研究对象,利用AMESim构建了节能系统仿真模型,探究蓄能器的初始工作压力、预充气压力、有效容积等关键参数对系统能量回收效率的影响机制。最后搭建试验样机,通过试验验证了仿真模型和理论分析的正确性。研究结果表明所提出的主卷扬下放势能回收与利用系统重力势能回收效率可达45.53%,节能效果显著。     

牙轮钻机静液压制动系统仿真分析及能量回收方案设计

牙轮钻机采用静液压制动,需要避免系统压力波动对泵产生的冲击,同时钻机的动能或者势能可以回收再利用。通过对静液压制动系统的计算与仿真分析,对闭式泵高压溢流阀参数进行调整,减小系统压力冲击;提出了制动系统能量回收方案,并对能量回收系统进行了数学建模与仿真分析,获得了蓄能器气腔压力随时间的增长关系,揭示了节流阀开度大小与制动时间的关系;对制动系统能量回收效率进行了计算。证明了牙轮钻机采用静液压制动系统的正确性以及能量回收方案的可行性,实现了将钻机动能或者势能转换为蓄能器压力能的能量回收,为大型车辆制动系统能量回收提供了参考。     

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。     

可调压式液压蓄能器的节能仿真分析

针对气囊式液压蓄能器在工作中充放能不充分、能量密度低、工作参数不可调节的问题,提出一种可调压式液压蓄能器来改善上述问题。通过对可调压式液压蓄能器工作原理的分析,在AMESim软件中建立仿真模型,并将此蓄能器结合非对称泵应用于液压缸举升节能回路,同时设置采用气囊式液压蓄能器的回路为参照,开展节能仿真研究。结果显示:可调压式液压蓄能器比气囊式液压蓄能器多放能29%,电机多节能7.46%,有利于提高工程机械能量回收效率和作业性能。     

非对称泵控系统势能回收理论研究

通过对非对称泵控差动缸系统势能回收效率进行研究,在理论分析的基础上建立势能回收过程的数学模型,分析蓄能器压力对能量回收效率的影响规律;建立势能回收系统的物理仿真模型,对势能回收过程进行仿真研究。结果表明：与普通气囊式蓄能器相比,采用恒压蓄能器进行能量回收可以避免在势能回收过程中,非对称泵从马达工况转化为泵工况而无法回收剩余能量;当负载为10 kN时,采用恒压蓄能器最大节能效率可达到29.8%。通过数值分析计算得到负载下降过程中蓄能器最优压力曲线,可为后续势能回收蓄能器的选型提供理论上的指导。     

钻挖一体式挖掘机流量再生与能量回收节能研究

采用一机多能型挖掘机进行复杂的管路施工,给管道工程带来了极大的便利。在挖掘和钻孔作业时,动臂下降的重力势能会转化为液压能并在溢流阀处流回油箱形成溢流损失。在动臂的液压油路中设置流量再生回路,提高动作速率。利用阀控系统回收动臂下降的重力液压势能,将回收在蓄能器中的液压能驱动定量马达带动发电机发电,将电能储存在蓄电池中,为挖掘机上其他用电器提供电能。利用AMESim软件进行液压仿真,与现有的挖掘机相比,回收动臂下降液压能极大地提高了系统能量利用率,流量再生提高了挖掘机运动速率。研究结果表明：动臂下降能量回收效率为40%左右。     

双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统特性

液压挖掘机由于上车回转平台转动惯量大、工作中高频次起制动,导致大量的制动动能转化为控制阀阀口热能浪费掉。为此,提出双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统,主动系统采用阀口独立回路,应用泵阀复合、压力流量匹配控制策略抑制回转平台起动过程的节流和溢流损失,利用阀口独立回路多自由度控制的优点解决制动阶段转台冲击和反转问题;被动系统采用液压马达-蓄能器组合,回收利用回转平台制动动能;在空载制动过程中,通过增压缸向蓄能器补充油液。建立回转系统机电液联合仿真模型,并对所提系统的运行特性与能量特性进行分析。结果表明：满载和空载制动阶段蓄能器能量回收率分别为79%和72%,利用增压缸解决了蓄能器油液回收不足问题,较传统回转系统能耗降低54.3%。     

基于能量流分析的液压挖掘机节能研究

为了能够从理论上对现有的液压挖掘机进行综合性能评价,从中找出有利于系统节能和降低排放的有效途径,以某200kN级液压挖掘机为样机,利用MATLAB建立了液压挖掘机的整机仿真模型.对液压挖掘机能量流进行了分析研究,并对发动机的输出功率和主控阀能量损耗分配进行了仿真计算.研究结果表明,混合动力驱动和液压马达能量回收是液压挖掘机的两项有效的节能方案.