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%。     

电动工程机械关键技术研究进展

随着全球变暖和能源危机等问题日益严重,传统工程机械能效低、排放差,已无法满足国家及行业可持续化发展的需求,纯电动系统是工程机械发展的必然趋势。目前,尽管电动化技术已经在汽车领域得到了广泛的应用,但与电动汽车相比,工程机械无论是在结构上还是工况上均存在显著区别,因此需对工程机械的电动化技术开展专门研究。首先,讨论了纯电动工程机械的类型,对电动工程机械进行了概述;然后,结合工程机械纯电动系统的特点,对比分析了工程机械与其他领域电驱动技术的差异,深入分析了电动工程机械中电机调速、电液驱动、能量回收等关键技术,并在此基础上介绍了电动工程机械的国内外研究现状;最后,对电动工程机械未来发展趋势进行展望。     

基于蓄能器的挖掘机节能驱动系统的参数匹配

为了提高液压挖掘机驱动系统的效率,提出一种基于能量回收和液压混合动力的液压挖掘机节能驱动系统的参数匹配方法。分析节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以保证液压挖掘机作业效率、整机稳定性、延长蓄能器使用寿命和满足负载平衡能力为约束条件,对节能驱动系统中液压蓄能器、泵/马达、发动机等主要元件进行参数匹配。在所建立的液压混合力挖掘机模型上对匹配结果进行分析,结果表明:进行参数匹配后,发动机的工作点波动较小且蓄能器的压力波动满足工况要求,同时上车机构能量回收系统的使用使得整机节能效果进一步提高10%。     

基于多传感器紧耦合的工程机械定位与建图系统

工程机械工况复杂、作业环境恶劣,实现工程机械无人驾驶将带来显著的社会效益和经济价值。工程机械不同于普通乘用车,为实现无人驾驶工程机械在多复杂工况下的高鲁棒性定位,采用多传感器紧耦合的同步定位与建图系统(Simultaneous localization and mapping, SLAM)。针对现有SLAM前端算法计算冗余、计算效率低下等问题,采用基于点线、点面特征匹配的方法,结合局部地图配准,有效降低点云配准时的数据量,避免计算冗余。针对现有激光融合SLAM无回环检测的问题,基于空间近邻原则结合正态分布变换算法将回环检测机制引入SLAM系统,有效降低SLAM系统建图的全局误差。针对工程机械作业环境定位与建图易退化的问题,在点线、点面特征匹配的基础上,创立了残差自适应反馈机制,使得迭代方程求解快速收敛而不发散。仿真和实车试验结果证明该套SLAM系统能够有效解决工程机械在桥梁、长廊等作业场景下的建图退化问题,建图速度大大提高,能够满足工程机械实时定位与建图的需求。