液壓缸制動(dòng)過程中能量回收系統(tǒng)的研究.pdf

1、工程機(jī)械中，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)等常常由液壓缸驅(qū)動(dòng)，這些液壓缸頻繁的啟動(dòng)與制動(dòng)，為了防止制動(dòng)過程中的沖擊，液壓缸通常采用液壓制動(dòng)閥進(jìn)行制動(dòng)。系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)動(dòng)能會(huì)以熱能的形式耗散在節(jié)流口上，從而導(dǎo)致油液的溫度升高，制動(dòng)性能下降。特別對(duì)需頻繁制動(dòng)的系統(tǒng)影響更大。采用液壓閥制動(dòng)的同時(shí)會(huì)造成大量的能量損失，不利于節(jié)能。為了使執(zhí)行元件快速平穩(wěn)的制動(dòng)，盡量減小緩沖腔的壓力沖擊，并把制動(dòng)過程的能量進(jìn)行回收再利用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做出了很多研究。如從提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油

2、效率、改進(jìn)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)-負(fù)載功率匹配控制策略等角度進(jìn)行分析，但制動(dòng)過程中能量損問題依舊存在。
　　本研究針對(duì)需頻繁啟動(dòng)與制動(dòng)的高速重載液壓系統(tǒng)存在的制動(dòng)沖擊和能量損耗問題，首先對(duì)現(xiàn)有的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行歸納整理，結(jié)合負(fù)載敏感雙向制動(dòng)回路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理，提出一種以蓄能器為儲(chǔ)能元件，通過蓄能器壓力控制液壓變壓器中變量泵的排量，使負(fù)載達(dá)到平穩(wěn)制動(dòng)和能量回收的系統(tǒng)。畫出原理圖，并結(jié)合數(shù)學(xué)模型闡述了系統(tǒng)的工作原理和控制方法。利用

3、這種無節(jié)流損失的控制方式有效的降低了壓力沖擊和能量損耗。在滿足制動(dòng)特性，同時(shí)兼顧能量回收效率的前提下，對(duì)制動(dòng)回路中的主要元件蓄能器、液壓變壓器、切斷閥做出基本介紹，分析其工作原理和數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行選型和參數(shù)的匹配，對(duì)切斷閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出結(jié)構(gòu)原理圖，最后通過液壓變壓器、蓄能器、切斷閥相互配合，滿足系統(tǒng)的要求。給定工況的條件下，在AMESim軟件中對(duì)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行仿真，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，得到液壓缸制動(dòng)腔及蓄能器壓力、變量泵排量變化、

4、蓄能器體積等的仿真曲線圖，分析結(jié)果表明該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)負(fù)載的快速平穩(wěn)制動(dòng)并回收大部分動(dòng)能。文中還討論了在不同負(fù)載質(zhì)量、不同初速度的情況下系統(tǒng)的制動(dòng)特性和能量回收效率，研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)對(duì)不同工況具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。與負(fù)載敏感制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，充分證明了新型系統(tǒng)的在制動(dòng)和能量回收方面的優(yōu)越性。指出影響系統(tǒng)的能量損失和能量回收效率的因素，主要包括機(jī)械摩擦損失、泄漏損失、粘性阻尼損失及控制過程中的損失等。對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算，得到系統(tǒng)能量回收的總效