牙轮钻机静液压制动系统仿真分析及能量回收方案设计

牙轮钻机采用静液压制动,需要避免系统压力波动对泵产生的冲击,同时钻机的动能或者势能可以回收再利用。通过对静液压制动系统的计算与仿真分析,对闭式泵高压溢流阀参数进行调整,减小系统压力冲击;提出了制动系统能量回收方案,并对能量回收系统进行了数学建模与仿真分析,获得了蓄能器气腔压力随时间的增长关系,揭示了节流阀开度大小与制动时间的关系;对制动系统能量回收效率进行了计算。证明了牙轮钻机采用静液压制动系统的正确性以及能量回收方案的可行性,实现了将钻机动能或者势能转换为蓄能器压力能的能量回收,为大型车辆制动系统能量回收提供了参考。     

新型电动叉车升降系统的能量回收效率分析及仿真研究

电动叉车作为工业自装卸运输车辆,凭借其节能减排绿色环保的设计理念以及高效灵活的搬运能力,在物流仓储行业占有不可替代的重要位置。随着社会大力推进节能低碳工作,电动叉车发展迅猛,同时对其节能降耗也提出了更高的要求。针对电动叉车升降系统中的货物势能能量回收问题提出一种新型能量回收方案,并结合电动叉车5种典型工况进行节能原理介绍,同时利用AMESim仿真系统对其节能效率进行了理论验证和仿真研究,为电动叉车节能技术进一步研究提供参考。     

双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统特性

液压挖掘机由于上车回转平台转动惯量大、工作中高频次起制动,导致大量的制动动能转化为控制阀阀口热能浪费掉。为此,提出双马达主被动复合驱动挖掘机回转系统,主动系统采用阀口独立回路,应用泵阀复合、压力流量匹配控制策略抑制回转平台起动过程的节流和溢流损失,利用阀口独立回路多自由度控制的优点解决制动阶段转台冲击和反转问题;被动系统采用液压马达-蓄能器组合,回收利用回转平台制动动能;在空载制动过程中,通过增压缸向蓄能器补充油液。建立回转系统机电液联合仿真模型,并对所提系统的运行特性与能量特性进行分析。结果表明：满载和空载制动阶段蓄能器能量回收率分别为79%和72%,利用增压缸解决了蓄能器油液回收不足问题,较传统回转系统能耗降低54.3%。     

电动叉车举升系统的能量回收研究

电动叉车在仓库货物存储领域的地位日益提高,其举升系统频繁的上下往复作业不断将势能转化为热能,造成液压系统的温升,降低液压元器件的使用性能和寿命。为避免以上问题,提出一种基于发电机和蓄电池的电动叉车势能回收系统,并利用AMESim进行势能回收效率仿真分析。仿真结果表明:在负载1 t工况下,基于蓄电池的势能回收系统,势能回收约为23.34%,为电动叉车势能回收实验奠定基础。     

履带车辆液压储能式制动系统制动性能仿真研究

为了实现对履带车辆制动能量的回收利用,针对某型履带车辆建立其液压储能式制动系统,分析系统工作模式;在AMESim下建立液压储能式制动系统及车辆模型,在Matlab/Simulink下建立控制系统模型;提出基于踏板行程逻辑门限值的模糊控制策略;在驾驶员不同的制动意图和系统负荷能力条件下,对履带车辆的制动工况进行联合仿真研究。结果表明,在该控制策略下液压储能式制动系统实现了对履带车辆的稳定制动和对制动能量的有效回收。     

液电混合挖掘机回转驱动系统运行特性及能效

液压挖掘机作业时,上车回转系统频繁起制动。由于惯性大、起动压力高,造成大量的溢流损失;制动时上车回转系统的动能通过液压马达出口的制动阀转化为热能,能量浪费大。为了降低挖掘机回转过程的能耗,提出液电混合挖掘机回转驱动系统。在回转过程中,电机作为主驱动控制上车回转系统的回转速度,液压马达-蓄能器回收上车回转系统制动动能,并在起动时辅助电机驱动回转系统。首先对主要元件进行参数设计,然后建立原机回转系统和所提系统的联合仿真模型,对2种回转系统的运行特性和能效特性展开研究。结果表明:与原机系统相比,所提系统在1个回转工作循环内能耗降低37.26%～53.29%,并抑制了上车回转系统的回摆现象,提高整机运行的平稳性。     

一种大型液压挖掘机回转系统节能技术的研究

针对某大型液压挖掘机现有回转系统存在回转制动能量浪费严重的现象,提出一种新液压回转制动能量回收系统,利用蓄能器回收其回转制动阶段的制动能,下次回转启动与变量泵共同驱动回转马达。阐述了两种系统液压原理的异同,在AMESim中建立模型并进行仿真分析。仿真结果表明:新系统可以降低变量泵的功耗和吸收系统压力波动,回转制动能量回收率为28.5%,回收制动能量再利用率为76.3%,蓄能器能量回收利用率为21.7%,节能效果明显,可以有效改善其能耗问题。     

旋挖钻机主卷扬势能回收系统仿真与研究

针对旋挖钻机主卷扬下放势能难以有效回收与再利用的问题,提出一种主卷扬下放势能回收与利用系统。以某中型旋挖钻机为研究对象,利用AMESim构建了节能系统仿真模型,探究蓄能器的初始工作压力、预充气压力、有效容积等关键参数对系统能量回收效率的影响机制。最后搭建试验样机,通过试验验证了仿真模型和理论分析的正确性。研究结果表明所提出的主卷扬下放势能回收与利用系统重力势能回收效率可达45.53%,节能效果显著。     

液压挖掘机回转制动能量电液回收系统

在分析现有液压挖掘机回转节能系统的基础上,结合挖掘机回转工况,提出了一种基于蓄能器 液压马达 超级电容的挖掘机回转制动能量电液回收系统,通过实时调节回收马达的入口压力和电机的转速,实现挖掘机回转平台的平稳制动。采用蓄能器和超级电容共同储能,超级电容补偿蓄能器的非线性特性,降低了储能单元的成本。构建了能量回收系统的数学模型;建立了采用该能量回收系统的20 t挖掘机联合仿真模型,分析研究了挖掘机空载工况下所提系统的回收效率和回转平台的运行特性。研究结果表明：在不影响系统正常工作和操作者操作习惯的同时,所提系统可实现回转制动能量的高效回收;当回收马达入口压力设定23 MPa时,回收效率可达63.2%。     

液压缸制动过程中能量回收系统的研究

针对需频繁启动与制动的高速重载液压系统存在的制动冲击和能量损耗问题,提出一种以液压蓄能器为储能元件,通过对液压变压器中变量泵的排量进行合理控制,使液压缸制动腔的压力满足制动要求的能量回收系统。详细介绍了该系统的工作原理和控制过程,对关键元件进行了选型分析,利用AMESim软件对系统进行了仿真,验证了其可行性。仿真结果表明,该系统具有良好的制动效果和较高的能量回收效率。     

电动汽车电液复合制动系统设计与仿真

针对新能源电动汽车制动系统耗能高、能量回收率低等问题,设计电液复合制动系统。基于并行控制策略的思想,提出与之匹配的制动系统控制策略。在Carsim中搭建整车模型,在MATLAB/Simulink中搭建制动系统及控制策略模型,进而建立联合仿真模型,并在NEDC循环工况和紧急制动工况下分别进行仿真。仿真结果表明:所设计的电动汽车电液复合制动系统能够良好运行,制动系统控制策略符合要求,且能量回收率高。     

静液压叉车制动能量回收系统设计与仿真研究

静液压叉车通过制动溢流阀完成行走制动的过程中,叉车大部分动量以热能的形式流失。为了减少制动溢流损失,设计一套基于蓄能器及双联泵/马达的静液压叉车行走制动能量回收系统。分析该能量回收系统工作原理,对叉车各元件的参数进行了计算,建立了系统数学模型和AMESim仿真模型,并对无能量回收启停和能量回收启停两种工况进行了对比分析。结果表明：该系统的蓄能器回收效率可达到26.41%,能量再利用效率可达到90.81%,总节能效率最高可达23.98%。此能量回收系统节能效率可观,为静液压叉车节能技术的进一步研究提供了参考。     

开式泵控叉车举升装置重力势能回收系统特性分析

叉车举升装置在下放过程中,货物和举升装置的大量重力势能由于控制阀节流作用被浪费,造成大的能量损失。为此,提出一种基于开式回路泵控技术的叉车举升装置能量回收系统。采用电动机驱动液压泵,为举升油缸无杆腔供油,超级电容作为储能单元回收重力势能。建立了所提系统的数学模型和仿真模型,对所提系统的运行和能效特性进行了详细分析。结果表明:所提系统可保证叉车举升装置的平稳运行;与传统举升统相比,根据货物质量不同,所提系统可实现节能23.6%～57.8%。     

电动叉车液压举升装置节能系统仿真研究

为了降低电动叉车液压举升装置能量消耗,采用负载敏感平衡阀驱动叉车臂实现升降功能。建立电动叉车提升装置简图,分析叉车自由提升区和第二提升区运动原理。根据能量回收方程式,推导出液压驱动数学模型和节能效率模型。在不同工况下,采用MATLAB对液压泵输出功率进行仿真。结果表明:在空载或轻载工况下,叉车臂在下降过程中,有负载敏感平衡阀比无负载敏感平衡阀的液压泵输出功率小,最大节约了69 kW;在重载工况下,叉车在上升、静止及下降过程中,有、无负载敏感平衡阀的液压泵输出功率几乎相同。合理设置负载大小,采用负载敏感平衡阀,可以实现能量回收,从而节约能量消耗。     

泵阀联合调速在电动叉车中的应用

为解决电动叉车液压系统在启动和位置调整时响应速度慢等问题,提出了一种采用泵阀联合调速的解决方案。针对电动叉车工作特点,提出了泵阀联合调速的控制方式,在泵控环节,通过引入模糊控制作为算子函数,实时整定PID参数,从而提高电机在不同工况下的自适应能力;在阀控环节,采用PID控制确保输出流量的稳定性。采用Simulink和AMESim进行仿真,结果表明:采用模糊控制的矢量调速对于不同工况的适应能力有很大提高,而采用阀控则可有效提高系统响应速度。两者结合的泵阀联合调速,不仅克服了单纯变频调速响应滞后的缺点,同时对于复杂工况有很好的适应能力。     

电动叉车静压传动系统设计与仿真研究

为了优化电动叉车传动系统并降低成本,结合电机变频技术、低速马达驱动方案和开式回路的特点,针对3.5T叉车提出一种新型静压传动系统,包括液压系统和控制策略。通过AMESim软件对驱动系统进行建模和仿真,对系统的各项性能进行分析。结果表明:该传动系统能实现行驶、微动、自动换挡、平稳制动等功能,且行驶速度、爬坡度等性能达到行业要求。     

基于复合电液式的大惯量回转机构制动能量回收研究

针对工程机械大惯量回转机构制动过程中的能量损耗问题,考虑满载制动与空载制动两种工况,引入高低压蓄能器并结合超级电容能量密度大的特点,提出一种复合电液式能量回收思路,设计了系统工作原理图和控制策略流程图,对回收单元的重要元件进行参数匹配,利用AMESim软件仿真分析。结果表明：复合电液式回收系统在各阶段的回转特性与原系统基本一致,在一个标准循环中流量利用率和能量利用率可达75.59%和67.43%,有效降低了回转马达的压力波动,节能效果良好,为进一步研究工程机械节能技术提供参考。