混合動(dòng)力挖掘機(jī)勢(shì)能回收系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，挖掘機(jī)的數(shù)量大幅增長(zhǎng)，其所消耗的資源、排放的污染物以及在施工中產(chǎn)生的噪聲、粉塵對(duì)能源和環(huán)境產(chǎn)生了難以估計(jì)的負(fù)荷。因此，國(guó)內(nèi)外各挖掘機(jī)生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)在挖掘機(jī)的節(jié)能方面進(jìn)行了不同程度的研究。節(jié)能的研究主要有兩個(gè)方面：提高能量利用率和能量回收。前者可以通過(guò)電液比例控制智能化、柴油機(jī)電噴控制、負(fù)荷傳感控制、泵的多功能組合和提升泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的智能化匹配程度等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些技術(shù)中的許多已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，要想進(jìn)一步提升會(huì)有不小的難

2、度；后者在混合動(dòng)力技術(shù)的大力發(fā)展及能量回收系統(tǒng)成功應(yīng)用于汽車(chē)上，并較大幅度提高了其能量二次利用率的背景下，已經(jīng)引起了世界上很多大的工程機(jī)械公司和研究機(jī)構(gòu)的興趣，其在挖掘機(jī)上的應(yīng)用必將對(duì)節(jié)能幅度的提升產(chǎn)生不小的影響。 本文以5噸級(jí)液壓挖掘機(jī)為對(duì)象，針對(duì)目前挖掘機(jī)上存在的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗下降后因勢(shì)能無(wú)法回收而造成的能量損失以及由此而引起的液壓元器件發(fā)熱、失效加速磨損等問(wèn)題，基于混合動(dòng)力提出了一種由液壓缸、節(jié)流閥、變量馬達(dá)和發(fā)電機(jī)組成

3、的挖掘機(jī)勢(shì)能回收系統(tǒng)，并利用MATLAB軟件中的Simulink建立了該系統(tǒng)的仿真模型，分析了各定量、變量參數(shù)和系統(tǒng)響應(yīng)頻率之間的關(guān)系，重點(diǎn)研究了各變量參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的能量回收效率、能量回收速度、以及挖掘機(jī)工作效率的影響，并根據(jù)仿真結(jié)果及實(shí)際情況提出了對(duì)各個(gè)變量參數(shù)的一套控制方案，使該系統(tǒng)的回收效率盡可能地達(dá)到最大。 論文主要分為以下幾個(gè)部分： 1、分析了液壓挖掘機(jī)節(jié)能的重要意義，介紹了挖掘機(jī)上工作元件、液壓系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)-泵

4、功率匹配等節(jié)能控制技術(shù)的發(fā)展情況，以及國(guó)內(nèi)外各公司混合動(dòng)力發(fā)展與應(yīng)用和現(xiàn)有能量回收系統(tǒng)的原理與應(yīng)用，同時(shí)提出了本文課題，說(shuō)明了設(shè)計(jì)適合混合動(dòng)力挖掘機(jī)的能量回收系統(tǒng)的必要性和可行性，并概述了本課題的研究?jī)?nèi)容和論文所進(jìn)行的研究工作。 2、利用D-H方法給混合動(dòng)力挖掘機(jī)工作裝置的動(dòng)臂、斗桿和鏟斗分別建立了各自的坐標(biāo)系，并以此和他們之間的換算關(guān)系建立了該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，最后利用拉格朗日方法推導(dǎo)出了其動(dòng)力學(xué)理論模型。 3、根據(jù)混

5、合動(dòng)力挖掘機(jī)自身的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了完整的勢(shì)能回收系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)中液壓部分的各個(gè)元件進(jìn)行建模，以及這些模型之間的整合，推導(dǎo)出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，和系統(tǒng)的液壓固有頻率，根據(jù)分析出的變量及定量參數(shù)對(duì)該頻率的影響，針對(duì)性地提出了幾條提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的方法。 4、根據(jù)第二章建立的動(dòng)力學(xué)模型，仿真出各個(gè)液壓缸所受的負(fù)載，并定性地判斷出在工作裝置下降后，每個(gè)液壓缸所能獲得的液壓能的大小，略去較小部分，對(duì)大的進(jìn)行回收。同時(shí)分析了各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)總能量