靜液傳動混合動力挖掘機回轉(zhuǎn)和行走機構節(jié)能技術研究.pdf

1、近年來,世界范圍的能源短缺及環(huán)境污染等問題,已經(jīng)大大制約著世界經(jīng)濟的發(fā)展。挖掘機具有頻繁往復運行、油耗高、排放差等特點,其節(jié)能性已成進入市場的先決條件。2012年國內(nèi)油價突破每升8元大關,2014年歐美工程機械要實施歐IV排放標準,使得節(jié)能減排課題再次成為人們關注的重點。二次調(diào)節(jié)靜液傳動混合動力技術是一種新型的傳動技術,利用液壓泵/馬達四象限工作特性,有效地實現(xiàn)制動動能回收與再利用。液壓儲能系統(tǒng)功率密度大,充放能力強,滿足短時間內(nèi)實現(xiàn)能

2、量轉(zhuǎn)換和儲存的要求。因此,將二次調(diào)節(jié)靜液傳動混合動力技術應用于挖掘機回轉(zhuǎn)、行走機構中,對研究挖掘機能量回收,節(jié)約能源、減少環(huán)境污染以及提高挖掘機的整體性能具有重要的意義。本文以二次調(diào)節(jié)靜液傳動混合動力技術應用于挖掘機系統(tǒng)中實現(xiàn)能量回收和再利用為主要內(nèi)容,對靜液傳動混合動力挖掘機的回轉(zhuǎn)、行走機構節(jié)能技術進行了全面細致的研究。
　　在查閱大量國內(nèi)外有關文獻的基礎上,本文概述了國內(nèi)外挖掘機節(jié)能技術的發(fā)展概況,對能量損失的原因進行了詳細的

3、分析。對發(fā)動機、液壓泵以及液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術進行分類闡述。綜述了國內(nèi)外混合動力挖掘機的發(fā)展現(xiàn)狀,對節(jié)能技術以及能量存儲方式進行分類比較,分析了液壓儲能裝置的優(yōu)勢和靜液傳動技術的特點。
　　以某型20噸級液壓挖掘機為研究背景,建立液壓挖掘機執(zhí)行機構、液壓缸、液壓馬達、多路閥、液壓泵的數(shù)學模型。利用Simulation X仿真平臺,結合上述各元件的數(shù)學模型以及實車的CATIA建立的三維模型對挖掘機系統(tǒng)進行整機建模。對液壓挖掘機進行能耗

4、分析。重點研究液壓泵輸出的功率、執(zhí)行元件需求功率以及各閥的耗損情況并分析其產(chǎn)生的原因。提出一種切實可行的節(jié)能降耗解決方案。該方案以挖掘機回轉(zhuǎn)、行走機構能量回收再利用作為挖掘機節(jié)能研究的主要方向。
　　設計挖掘機回轉(zhuǎn)機構靜液傳動混合動力節(jié)能方案。該方案用于優(yōu)化關鍵元件的匹配關系,完善系統(tǒng)的設計準則。針對混合動力系統(tǒng)頻繁切換的特點,設計基于混雜動態(tài)系統(tǒng)理論的回轉(zhuǎn)機構節(jié)能系統(tǒng)的控制器,制定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)條件和切換規(guī)則。在 Matlab/

5、Simulink環(huán)境下搭建回轉(zhuǎn)機構節(jié)能系統(tǒng)的前向仿真模型,定性分析參數(shù)設置對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。分別以不同的控制方式進行定量分析,設計前后沿控制方式,分析不同控制規(guī)律對系統(tǒng)節(jié)能性和快速性的影響。
　　針對挖掘機在轉(zhuǎn)場過程中工況的特點改造其行走裝置,提出挖掘機行走機構節(jié)能系統(tǒng)。通過液壓泵/馬達前端配置粘性聯(lián)軸器,后輪打滑時自動切換為四輪驅(qū)動,提高車輛的驅(qū)動和制動性能。采用基于規(guī)則知識庫的模擬退火自適應大變異遺傳算法對動力系統(tǒng)進行性能