液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)研究.pdf

1、二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，不僅能減少節(jié)流和溢流損失，還可以在四個(gè)象限內(nèi)工作，能夠回收和重新利用系統(tǒng)的制動(dòng)動(dòng)能和重力勢(shì)能，可以大大提高系統(tǒng)效率。但到目前為止，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)的研究都是在基于壓力耦聯(lián)的恒壓網(wǎng)絡(luò)或準(zhǔn)恒壓網(wǎng)絡(luò)中展開(kāi)的。雖然二次調(diào)節(jié)壓力耦聯(lián)系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)如果接入排量不能改變的液壓執(zhí)行元件時(shí)（如液壓缸），則系統(tǒng)必須引入相應(yīng)的壓力轉(zhuǎn)換裝置（如液壓變壓器）來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒壓油源與變壓載荷工況之間的協(xié)調(diào)

2、關(guān)系。這類(lèi)裝置的引入使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率降低、成本升高，給二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來(lái)了不利影響。本文設(shè)計(jì)的新型節(jié)能液壓系統(tǒng)——液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)是將二次調(diào)節(jié)技術(shù)與傳統(tǒng)流量耦聯(lián)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了非變量執(zhí)行元件可直接接入二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)系統(tǒng)，把原來(lái)系統(tǒng)散失掉轉(zhuǎn)化為熱能的位能或動(dòng)能存儲(chǔ)為液壓蓄能器中的液壓能，并重新利用，為提高液壓系統(tǒng)的效率提供了一條非常有效的途徑。
　　在查閱大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了

3、國(guó)內(nèi)外二次調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展概況，闡述了能量再生技術(shù)，并對(duì)各種儲(chǔ)能元件做了比較，概述了國(guó)內(nèi)外液壓蓄能器儲(chǔ)能技術(shù)在二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。
　　分析液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)組成和工作原理，并比較了二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)與二次調(diào)節(jié)壓力耦聯(lián)系統(tǒng)的異同。對(duì)液壓蓄能器儲(chǔ)能的主要參數(shù)（液壓蓄能器的容積、充氣壓力、最低工作壓力和最高工作壓力等）進(jìn)行了分析，為系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)提供了有效的方法。
　　分別建立了負(fù)載上升和下降時(shí)的系統(tǒng)數(shù)學(xué)

4、模型，并對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析。通過(guò)理論分析可知液壓缸速度的大小與負(fù)載和液壓蓄能器子系統(tǒng)無(wú)關(guān)，主要取決于負(fù)載驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)中的液壓泵/馬達(dá)排量的大小。
　　通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的能量損耗分析，得出影響系統(tǒng)效率的主要因素，并對(duì)系統(tǒng)的功率匹配進(jìn)行了分析。針對(duì)液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)，提出系統(tǒng)存在的三個(gè)匹配關(guān)系：一是與液壓缸相連的液壓泵/馬達(dá)排量與負(fù)載速度的匹配；二是與液壓蓄能器相連的液壓泵/馬達(dá)排量與液壓蓄能器最高工作壓力、最低工作壓力和初

5、始充氣壓力的匹配；三是負(fù)載運(yùn)行所需功率與電動(dòng)機(jī)功率及液壓蓄能器儲(chǔ)存或釋放功率的匹配。本文提出在系統(tǒng)工作過(guò)程中以能量消耗最少為目標(biāo)的能量最優(yōu)功率匹配和以電動(dòng)機(jī)整體運(yùn)行工況性能最好為目標(biāo)的電動(dòng)機(jī)性能最優(yōu)功率匹配的控制策略，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　分析了液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)的節(jié)能潛力及該系統(tǒng)能夠進(jìn)行能量回收的工作機(jī)理。對(duì)影響液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)能量回收效率的參數(shù)進(jìn)行分析，基于標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法，以能量損耗最

6、小和電動(dòng)機(jī)性能最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，分別優(yōu)化系統(tǒng)中液壓蓄能器的主要參數(shù)，并進(jìn)行仿真研究。
　　研制了應(yīng)用液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)的液壓抽油機(jī)原理樣機(jī)，采用最大排量不同的液壓泵/馬達(dá)分別與負(fù)載和液壓蓄能器組成回路，實(shí)現(xiàn)了重力勢(shì)能的回收與重新利用，減小了系統(tǒng)的裝機(jī)功率。
　　利用搭建的液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)本文相關(guān)的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，液壓蓄能器儲(chǔ)能型二次調(diào)節(jié)流量