混合动力液压挖掘机动臂能量回收技术研究

作     者：赵宝君 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张青哲

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：混合动力液压挖掘机 动臂能量回收 蓄能器 回收效率 控制策略 

摘      要：液压挖掘机以其高效、耐用的特点,在工程建设中得到了广泛的应用。由于使用量大、油耗高、排放差,液压挖掘机成为工程机械节能减排的主要研究对象。在液压挖掘机节能减的研究中,能量回收是其中一项十分有效的措施。本文以混合动力挖掘机动臂能量回收为目的,从方案设计、参数选取、回收效率以及控制方法等方面开展研究,为混合动力挖掘机动臂能量回收系统的设计提供参考依据。首先,对液压挖掘机的工况及工作原理进行了分析。通过对动臂回路进行计算分析,得出动臂下降过程中的最大可回收能量。在对现有能量回收技术研究的基础上,提出了一种新型动臂能量回收系统。该系统在传统电式能量回收系统中加入了一个小型蓄能器,通过检测蓄能器的入口压力对回收系统的工作方式进行调控,从而达到提高能量回收效率的目的,并对其工作原理及控制步骤进行介绍。其次,建立挖掘机工作装置负载的数学模型,利用Pro/E软件建立工作装置的三维模型,并将其导入ADAMS软件中进行动力学仿真分析;建立能量回收系统中主要元件的数学模型,并进行计算选型,在AMESim软件中建立能量回收系统的仿真模型。利用AMESim软件和ADAMS软件之间的数据交流,建立了能量回收系统的机电液仿真模型。最后,对影响系统能量回收效率的关键元件进行仿真分析,进一步探究提高系统能量回收效率的方法。对系统的控制方法及策略进行研究,采用PID控制对回收马达的转速进行调控,通过仿真结果显示,加入PID控制使得系统的能量回收率有了很大得提升,回收率达79.4%,利用率为57%。