混合动力挖掘机动臂节能系统研究

为解决挖掘机动臂在下降过程中势能转化为热能的情况,目前多数挖掘机都采用了动臂流量再生回路。根据动臂下降过程中能量的变化,通过改进普通的动臂流量再生回路,设计了带势能回收的动臂流量再生回路,并以23T挖掘机为研究对象,计算了两种回路的功率分配和能量损耗。采用AMEsim建立了仿真模型,对两种回路的运行性能和能量损耗进行了分析,仿真结果表明,带势能回收的回路相比普通流量再生回路在节流阀上消耗的能量降低了40.34%,提高了能量的利用率。     

正流量液压挖掘机动臂回路流量特性分析

针对液压挖掘机动臂在下降过程中重力势能利用率低的问题,对挖掘机动臂机构和液压系统进行了理论分析,分别建立了液压挖掘机动臂在下降过程中的机构运动学模型和液压回路的数学模型。采用AMESim软件建立了动臂机构运动与液压回路的仿真模型,分析主泵-多路阀-负载的正流量控制参数。并通过遗传算法优化节流阀通径,得出两组节流阀通径最优值。     

液压挖掘机动臂流量再生节能系统研究

针对液压挖掘机动臂流量再生问题,对液压挖掘机动臂流量再生节能系统展开了研究。借助AMESim搭建了流量再生系统仿真模型,通过仿真得到了动臂油缸活塞位移速度曲线、动臂油缸压力流量曲线及再生流量曲线,对有无流量再生阀的动臂油缸位移速度进行了对比仿真,最后研究了流量再生阀开启压力和动臂油缸小腔回油背压对流量再生系统动态特性的影响。研究结果表明:流量再生阀系统的动臂油缸活塞伸出速度可达0.34 m/s;增大流量再生阀开启压力,动臂油缸大腔压力增大,活塞速度减小;动臂油缸小腔回油背压增大,动臂油缸活塞速度降低,系统再生流量减小。     

正流量挖掘机动臂液压系统仿真与实验研究

 正流量液压挖掘机主泵提供的流量与给定的控制信号成正比例关系,可以实现流量的按需供给,操控性好,传动效率高,在中型挖掘机中得到广泛的应用。液压挖掘机的动臂动作频繁,能量消耗大,对动臂动作的研究具有重要的意义。以正流量挖掘机动臂液压系统为研究对象,建立了动臂液压系统的仿真模型,并在样机上进行了实验测试。结果表明正流量挖掘机起臂时主泵的压力裕度为1.5 MPa,落臂时主泵的压力裕度为0.5 MPa,正流量控制挖掘机的动臂缸控制特性很好的体现了驾驶意图,操控性好,传动效率较高。     

液压挖掘机动臂液压缸再生回路控制

本文分析了挖掘机的典型工况和动臂下降过程,阐述了目前控制方式的缺点,针对这些缺点介绍了一种液压挖掘机动臂再生液压回路和控制方法,并总结了动臂再生技术的优点.     

挖掘机动臂流量再生与势能回收节能系统研究

针对挖掘机工作装置下放时大量势能转化为热能的问题,提出了一种以液压蓄能器为储能元件同时实现势能回收和流量再生的新型动臂节能系统。首先分析了其系统构成和运行机理;然后建立了工作装置机械结构模型和各个元件的数学模型,对动臂下放工况的速度等参数进行了数值仿真,由此计算出系统回收的能量和再生的流量等;最后,通过对系统运行过程和能耗进行分析。结果表明:该系统可显著提升节能效果,运行状况良好,是挖掘机节能减排的有效途径。     

基于液压变压器的挖掘机动臂势能再生系统

为了解决挖掘机工作装置下降时大量势能转化为热能的问题,提出一种以液压蓄能器为储能元件,通过液压变压器回收和再利用动臂势能的节能系统。分析了其结构原理,并以7t的挖掘机为研究对象,建立了工作装置机械结构和液压系统模型;在典型挖掘循环中对动臂液压缸速度、蓄能器液压变压器转速和排量等参数进行了数值仿真,并计算出动臂势能、回收能量、再利用能量和再生的流量等;对系统运行过程和能耗进行分析与对比,结果表明该系统运行状况良好,可显著提升节能效果,是挖掘机节能减排的有效途径。     

基于SimulationX的液压挖掘机仿真研究

在仿真软件SimulationX中建立了液压挖掘机动臂液压回路的仿真模型,根据实际测试设置模型的主要参数.对仿真模型进行了验证,给出了仿真曲线,并对仿真结果进行了分析和比较,验证了仿真的可行性.     

基于电动机和蓄能器的挖掘机动臂节能驱动系统研究

鉴于混合动力系统或电动驱动系统中具有电量储存单元的特点,提出了一种基于电动机-闭式泵-液压蓄能器的液压挖掘机动臂节能驱动系统,通过液压蓄能器和高压侧相连,提高了液压蓄能器的工作压力范围和驱动系统的效率,分析了节能驱动系统的结构原理及工作特点。以减小蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件,以某20 t液压挖掘机的测试数据对节能驱动系统中液压蓄能器、大排量闭式泵、电动/发电机、小排量闭式泵等主要元件进行了参数匹配。针对所匹配参数建立节能驱动系统的AMESim数学模型进行分析,结果表明,该系统不仅实现了无阀控制和负负载的能量回收,同时蓄能器额定体积降低了50%,仍然可满足动臂非对称油缸两腔的流量差,且蓄能器压力波动满足工况的要求,相对传统动臂节流驱动系统,新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了50%左右。     

基于蓄能器的动臂势能回收系统仿真研究

液压挖掘机一直以来都存在能量利用率不高的问题,在动臂下降过程中,动臂势能大部分通过液压系统转换成热能浪费掉。研究了一种以蓄能器为储能元件的动臂势能回收系统,分析了其工作原理,建立了挖掘机工作装置的Simulation X多体动力学仿真模型进行仿真研究,并讨论了蓄能器参数对能量回收效果的影响。仿真结果表明,该系统能够实现动臂势能回收,达到了较好的节能效果。     

液压挖掘机动臂自重液-气储能平衡方法研究

液压挖掘机在作业中,动臂将高频次大范围举升和下降,现有挖掘机无能量回收装置,大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量,对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究,在此基础上,提出采用三腔液压缸直接转换利用挖掘机重力势能的系统原理。三腔液压缸是在原两腔液压缸基础上,将双腔液压缸无杆腔分为两个容腔而构成,其中一个容腔与蓄能器连接,称为配重腔,设置蓄能器压力与动臂自重基本平衡。研究中,首先建立动臂驱动系统的能耗数学模型,分析系统的能量特性;然后以20 t挖掘机为例,建立整机的机电液联合仿真模型,分析对比分别采用双腔液压缸系统和三腔液压缸系统,动臂的运行特性和能耗特性;进一步构建试验测试平台,验证所提系统的可行性和节能效果。结果表明,新系统较双腔液压缸驱动系统,重力势能回收利用率达68%,节能效果显著,该方法也完全适用于各种类型的液压举升机构。     

基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用研究

为提高液压挖掘机的能量使用效率, 提出了一种基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用系统。分析了平衡系统的工作原理, 通过建立平衡系统的动臂下降速度控制数学模型, 分析了平衡单元的加入对液压固有频率和阻尼比的影响。建立了系统的AMESim仿真模型, 分析了不同的管道容腔体积、蓄能器充气压力和蓄能器体积对动臂下降速度稳定性及动态响应特性的影响, 从而确定平衡单元关键参数的合理取值范围;以某型号1.5 t型的挖掘机为研究对象, 搭建了动臂势能回收试验平台, 验证平衡系统的节能效率。结果表明:该方案在标准工况下的节能效率为21%, 能量回收效率为58.2%。     

模糊算法在挖掘机动臂液压系统中的应用

通过对某小型挖掘机液压系统的改造,建立挖掘机动臂液压系统各元件的的数学模型,得出该闭环控制系统的传递函数; 运用Matlab/Simulink设计出模糊控制器,并对系统进行了仿真分析。仿真结果表明,采用模糊控制策略较好地改善了液压挖掘机动臂系统的性能,取得了良好的效果,为系统的响应速度和稳定性提供了理论依据。     

储能液压缸协同驱动重型机械臂系统研究与优化

针对采用储能液压缸协同驱动重型机械臂升降来实现重力势能回收和利用的方法,研究了不同储能缸与驱动缸无杆腔面积比对系统节能效果的影响。分析了储能缸协同驱动回路控制动臂升降的工作原理,建立了系统的数学模型;以76 t液压挖掘机为例,在Simulation X中构建了整机的多学科联合仿真模型,并通过试验验证了模型的准确性。依据此模型对液压挖掘机空载和带载工况下,储能缸与驱动缸无杆腔面积比对系统能耗特性的影响进行优化仿真研究。仿真结果表明：在相同的工作周期,优化后储能缸协同驱动系统的液压泵输出能量约为732.0 kJ,较改进前节省能量约253.8 kJ,节能率由27.2%提高至46%,实现了节能效果的提高。     

挖掘机先导控制负载敏感液压系统节能特性研究

负载敏感控制系统因其主泵出口压力高于最高负载回路压力,导致节能率较低.针对这一问题,从阀前补偿负载敏感控制系统出发,结合阀后控制和先导控制思想,提出一种基于负载敏感的先导控制挖掘机液压系统.在保证与负载敏感控制系统同样优良的复合操纵性能前提下,利用先导控制压力来降低主泵出口压力,以提高系统节能率,并建立先导控制压力的数...     

液压挖掘机动臂内部筋板的拓扑优化设计

分析了液压挖掘机的典型工况及受力情况,并在铲斗挖掘工况下对其动臂进行了有限元计算。针对动臂内部筋板的布局,提出了一种箱型结构内部加强筋的布局优化方法,并基于渐进结构优化方法(ESO),对内部筋板的布局进行了拓扑优化,快速简便地确定了箱型结构内部加强筋的布局。对比优化前后有限元分析结果表明,此方法能够减小结构最大等效应力并减少高应力区。用试验验证了此方法的有效性和实用性。     

大型矿用液压挖掘机动臂运行及能效特性

作为大型矿用液压挖掘机的主要工作装置,重型机械臂在作业中主要做往复循环运动,下降过程中所具有的动势能会因控制阀口的节流效应转化为热能损失掉,该部分能量占发动机输出能量的20％以上,造成巨大能量浪费和废气排放.针对以上问题,提出在原双液压缸动臂驱动系统的基础上增设一个与液压蓄能器相连的独立储能液压缸,实现对重载机械臂动势...     

挖掘机液压系统建模仿真及能耗分析

为研究挖掘机液压系统能耗分布,寻找节能途径,本论文在深入分析负流量控制挖掘机液压系统的基础上,采用AMEsim仿真软件建立一台通用型液压挖掘机负流量控制液压系统的数学模型;采用Adams仿真软件建立了该型液压挖掘机工作装置动力学模型;利用两者进行联合仿真分析,获得该通用型液压挖掘机空载装车工作循环能量消耗分布曲线图,结果表明节流损失是能量损失的主要方式,文中的研究对于挖掘机节能优化问题具有一定的理论意义和实用价值。     

挖掘机工作装置负载口独立控制系统节能特性研究

传统的挖掘机负载敏感系统利用1根阀芯同时控制着液压执行器的进、出口油路,在实现运动控制的过程中,造成了多余的节流损失,使得系统能耗大、效率低,为此,结合负载口独立控制技术,采用了5个二位二通比例阀作为主控制阀,设计了挖掘机工作装置负载口独立控制系统,利用机械动力学分析软件ADAMS建立了挖掘机工作装置的动力学模型,利用液压系统仿真软件AMESim分别建立了负载敏感系统仿真模型和负载口独立控制系统仿真模型,分别对两种系统在平整土地作业工况进行了联合仿真分析。仿真结果表明:挖掘机的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸在两种系统中均能很好地完成指定运动轨迹,而且相较于负载敏感系统,负载口独立控制系统的节能效率明显提高,平均节能效率可达到14.47%。