起重机械液压回转制动能量回收系统设计

提出一种起重机回转制动的能量回收系统,该系统由液压回路和控制回路组成,采用多种液压阀体组成的液压调节器,回收回转马达制动时的能量,并以液压能的形式储存在蓄能器中。当蓄能器释放能量时,蓄能器中液压油驱动变量马达和电动机经过分动箱的动力分配后带动主泵对工作负载做功,并且流经变量马达的液压油可进入其他执行机构,实现了液压油流量的再生,减少了能量回收转换环节,提高了能量回收效率,高效地运转了发动机,降低了油耗。     

配置蓄能器的变频驱动液压电梯能耗特性研究

介绍了配置蓄能器的变频驱动液压电梯控制系统的节能原理。给出装机功率的计算方法,说明该系统能够极大降低装机功率。对电梯轿厢在不同楼层、不同负载工况运行的系统主要环节的功率进行了试验研究。试验结果表明,同样工况下该系统与其他典型的液压电梯动力系统相比,总效率高、能量损耗低,具有良好的节能效果。     

履带式混合动力喷药机驱动系统的设计

对履带式混合动力喷药机驱动系统进行了结构设计,并根据负载要求对驱动电机的功率进行匹配,分析了驱动电机的关键性能指标,同时对发动机、发电机、能量储存装置的功率进行了设计。通过样机试制与试验田试验,确认这一驱动系统能够满足履带式混合动力喷药机的负载要求。     

基于两级压力源的液压机快锻节能控制研究

针对传统电液比例阀控快锻液压机系统功率浪费严重的问题,采用四象限负载轨迹分析方法,对其快锻工况下能量分配及流动情况进行研究,得到不同执行器的负载特性,并以满足不同执行器的负载匹配为目标,同时兼顾快锻过程中的能量回收及再利用,提出一种基于两级压力源的新型液压机快锻节能系统。研究两级压力源的参数设计及匹配问题,给出两级压力源构成元件的模型和参数计算方法。采用功率键合图的建模方法,建立快锻液压机系统的数学模型,对两级压力源快锻液压机系统的功率流进行仿真分析;基于0.6 MN液压机试验台,对该快锻系统的控制和节能特性进行试验验证。结果表明,基于两级压力源的新型液压机快锻系统加载时控制精度达到1.5 mm,有用功提高至24.4%。与传统的电液比例阀控系统和采用蓄能器的液压机快锻系统相比,该系统不仅满足了不同执行器的负载匹配需求,而且具有能量存储和再利用的功能,大大降低了装机功率和节流损失,且实现了零溢流。     

螺杆桩机液压式动力头恒功率系统的设计与仿真

 针对双电机驱动式螺杆桩机动力头扭矩低，转速不均等问题，提出桩机动力头液压系统设计要求及控制策略，并在此基础上设计了基于恒功率泵的全液压桩机动力头回转机构液压系统。利用AMESim对该系统进行建模，并在斜坡负载、带负载启动和突变负载工况下对该系统性能仿真分析，得到3种工况下动力头回转系统压力仿真曲线、动力头负载扭矩与输出扭矩关系曲线和动力头转速曲线。仿真结果表明，所设计的液压系统输出压力稳定，且能随负载变化进行转速和扭矩调节，能够保证桩机在工作过程的稳定性。     

基于模糊神经网络的液压挖掘机节能控制

为了节省液压挖掘机工作过程中的能耗,提出了基于模糊神经网络的稳速节能控制方法。分析了液压挖掘机的油耗损失,给出了节能控制系统,使用变量泵替换定量泵并对挖掘机负载进行预测,根据负载压力需求调节变量的流量,减小了发动机、液压泵和负载功率不匹配造成的能量损失,从而将节能目标转换为发动机转速稳定;建立了挖掘机的动力系统模型,用于对挖掘机控制和仿真分析;提出了模糊神经网络算法,将模糊控制与神经网络的优势融合,经仿真验证和实车试验可以看出,模糊神经网络算法可以将转速稳定在设定转速误差范围内,达到了稳速节能的目标。     

伺服电机控制高压大流量双泵液压动力系统研究

由伺服电机和液压泵组成的新型泵控系统已经应用于液压机械设备中,为解决大型液压机对液压动力源高压大流量输出的要求,在传统伺服电机泵控系统中引入了高压主泵和低压副泵,并通过双泵切换来实现高压大流量输出。通过控制器与伺服电机控制电机输出转矩和转速,进而实现对输出压力和流量的控制。通过合流阀块实现对双泵合流与分流的控制,进而实现液压系统的大流量或高压力输出。以液压机一个工作循环为基础进行了性能试验,结果表明该液压动力系统满足压力、流量设计要求,响应速度快,控制精度高。     

基于负载平衡的混合动力挖掘机功率匹配研究

液压挖掘机在工作时,工况变化剧烈,但在每个工作循环中输出功率是有规律可循的,通过对单工作循环能量的回收与利用,能够使柴油机工况稳定。采用二次调节技术对负载功率进行平衡,使柴油机稳定工作在燃油高效区。利用SimulationX对原机系统进行建模,包括液压系统、柴油机、多体动力学模型,并与试验数据进行对比,验证仿真模型;将油液混合动力系统应用到原机系统,并对主要参数进行匹配;在前馈与压力双控制方案下,对改进后的模型进行功率匹配研究。仿真试验结果研究发现:在前馈与压力双控制方案下,能够减小柴油机装机功率并使柴油机功率输出平稳,基本稳定在燃油高效区。     

油液混合动力液压挖掘机原理及系统研究综述

该文从混合动力能量源的组成、系统结构型式、能量回收与释放方式等方面阐述了液压挖掘机混合动力系统原理,并对比分析其各自的特点。将油液混合动力液压挖掘机系统以能量释放方式分为扭矩耦合式、流量耦合式的油液混合动力系统,分析其系统原理及控制方法,总结其节能原理及技术难点。在流量耦合式油液混合动力系统分析中,以合流位置的不同,将其分为泵前供油与泵后合流的流量耦合,并针对不同能量源产生的流量耦合问题,阐明基于蓄能器—液压缸型式的油液混合动力系统原理及特性。油液混合动力液压挖掘机的发展方向包括开发适应挖掘机作业工况的高性能且高性价比的新元件、优化能量管理策略及对能量回收对象的进一步研究。     

车辆液压能量再生系统的转速控制研究

液压混合动力汽车具有环保、节能的优势,有良好的市场前景,但是当制动能回收与释放时,车辆主轴转速的不稳定性限制了它的应用。针对于此,引入了电液伺服控制系统。通过对能量再生系统各组成部分进行数学建模,并对加入PID控制器前后的系统转速控制进行仿真、比较,得出了能量再生系统应用于液压混合动力汽车具有参考意义的结论。     

基于有限功率的太阳能飞轮储能系统研究

针对传统光伏电池供电功率小且不稳定无法常规驱动异步电动机拖动飞轮高速运转的问题,对光伏电池的供电规律、飞轮储能系统的原理和特点、电机的运行特性等方面进行了研究,提出了一种基于功率追踪模型的控制系统,利用系统中的功率追踪模型计算出了需要的控制参数,结合矢量控制方法对电动机进行了功率控制,该模型可以根据检测到的电池输入功率的变化不断地修正控制参数,从而形成动态控制达到了功率追踪的目的,在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型并且进行了仿真分析。研究结果表明,该系统能够时时地检测光伏电池的输入功率,电机的电磁功率能够有效地追踪输入功率,并且电机能够拖动飞轮以较高速度运转,响应速度快且控制性能良好,达到了功率控制的目的,具有可行性与实际性。     

带式输送机电液并联式混合驱动系统的研究

针对当前带式输送机驱动装置装机功率大、损耗能量、能源利用率低等问题，基于差动行星齿轮机构动力合成的原理，设计了具有广阔应用前景的带式输送机电液并联式混合驱动系统。采用AMESim仿真软件，建立了主交流电机变频调速驱动系统和辅助液压驱动系统模型，并进行了带式输送机从启动到稳定运行的动态特性分析。结果表明：所设计的电液混合驱动系统在带式输送机启动过程中，能进行功率、转速和转矩的合成，主、辅系统能够实现协同工作，带式输送机实现了“S”形速度曲线的软启动；在辅助液压驱动系统的工作下，主驱动电机的装机功率降低到了合理范围。     

Rotor dynamics analysis and experiment study of the flywheel spin test system

The strength study of the flywheel is important to the flywheel energy storage. The motor and bearing are the key challenges for the high-speed flywheel spin test device in vacuum. By using a small stiffness pivot-jewel bearing and a spring squeeze film damper as the lower support of the flywheel, a simple spin system was designed at a low cost and is suitable for longtime operation. The auxiliary support at the top was not removed until the flywheel passed the first critical speed. The flywheel that kept its rigid state in sub-critical state was tested at the high speed without the top support. The dynamic model of the flywheel-bearing-damper was built by means of the Lagrangian equation to calculate critical speeds, mode shapes and modal damping ratios at different speeds. The lower damper??s effects on the modal damping ratios and forced vibration were discussed. The vibrations of the flywheel-bearing-damper system were measured at the different damping coefficients in the experiment. When the lower damper was adjusted to be overdamped, the flywheel ran up to 50000 r/min steadily, and the experimental result was in agreement with the theoretical assumption. The sub-critical rotor dynamics design and pivot-jewel bearing proved to be good solutions to the spin test for the composite flywheel.     

甘蔗联合收割机切段辊液压系统的节能设计

针对切段式甘蔗联合收割机切段辊液压系统耗能大,效率低的问题,提出将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,并与采用节流调速的液压系统进行对比,研究其节能效果。首先通过试验测得甘蔗收割机在行走速度为1, 2, 3 km/h 3种典型工况下切段辊马达的载荷谱及相应功耗数据;然后将实测所得的载荷谱数据导入AMESim模型,对2种液压系统进行仿真。结果表明:负载敏感系统的耗能和系统效率分别为节流调速液压系统的54%和1.8倍,且负载敏感系统马达速度稳定性好。基于实测载荷谱,在行走机械液压综合实验平台进行实验验证,所得负载敏感系统的耗能和效率分别为节流调速系统的52%和1.85倍。仿真和实验结果都表明,将负载敏感技术应用于切段辊液压系统,节能效果显著。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

基于变频调节的快锻液压系统节能与控制研究

针对快锻时不足5%的传动效率造成的液压传动系统高能耗问题,提出由变频直驱泵与蓄能器结合起来而构成的新型泵-蓄能器复合动力源系统,并以泵口压力为控制目标,通过模糊自整定压力闭环控制策略,实现低装机功率下动力源的无溢流稳压输出,也为锻造液压机电液比例控制系统提供了稳定的动力输入。为减少节流损失,压下时利用差动回路。建立了泵头单元的数学模型,给出了确定蓄能器工作参数的基本原则。实验研究表明,基于变频调节的快锻液压系统位置误差可达0.2mm,较电液比例阀控系统总能耗降低65.3%,传动效率提高13.4%。     

液电混合装载机行走驱动系统动能回收与再利用

装载机装卸作业过程中,行走系统频繁启制动,带来系统能耗高且驱动电机装机功率大的问题。提出一种液电混合装载机行走节能系统,阐述了其工作原理并设计了液压再生制动策略和能量辅助启动策略以协调电机和液压泵/马达的动力总成部件,在Simulation X中建立了仿真模型。结果表明,此方案有效回收和再利用了装载机行走的制动动能,驱动电机的峰值功率降低约39%,一次完整作业能量消耗减少约29%。     

液驱混合动力车辆能量回收系统关键问题研究

液驱混合动力车辆通过双向液压变量马达排量的改变,将车辆的制动能储存在液压蓄能器中.因此,有必要对双向液压变量马达排量控制机构的响应特性和蓄能器在储能及放能过程中的能量损耗进行研究.建立了排量控制机构的模型,并通过实验得到了关键元件高速开关阀的所需参数,分析了影响响应特性的因素;建立了蓄能器与连接管路的数学模型,对储能和放能过程中的能量损耗影响因素进行了分析.所得结论对液驱混合动力车辆的设计和动态特性分析具有参考意义.     

液压自由活塞发动机动态特性的仿真研究

液压自由活塞发动机(hydrau lic free p iston engine,以下简称HFPE)是将内燃机和液压泵集成为一体,以液体为工作介质实现动力非刚性传输的一种特种发动机。在左、右动力腔的交替驱动下,HFPE的活塞组件在腔体中作往复直线运动,同时泵出液压油驱动负载工作。与曲轴式发动机不同,由于不受曲柄连杆机构的约束,HFPE活塞组件的运动规律完全取决于其本身的质量及所受到的作用力。本文通过建立所研制的HFPE样机各子系统的数学模型,重点研究了HFPE样机的动态特性,以期为系统的结构及控制系统提供理论依据。     

永磁同步电机驱动的液压动力系统设计与实验分析

针对传统异步电机驱动液压动力源在实际应用中存在的效率低、响应速度慢以及低速调节性能不稳定等缺陷,将永磁同步电机节能、调速性能好与齿轮油泵不能调速但可靠性好的技术特点相结合,提出了一种节能型液压动力源,并在节能和变频调速理论指导下设计开发了实验系统,实验结果表明所研究的动力源具有可行性,而且该动力源还表现出一些特有的系统性能和技术优势。实验结果还表明:所提出的液压动力源在负载功率匹配、响应速度、调速精度等方面均优于异步电机驱动的液压动力源,在低速轻载时节能效果尤为显著。