变转速纯电驱液压挖掘机能效特性研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文变转速纯电驱液压挖掘机能效特性研究摘要液压挖掘机作为重要的工程机械，广泛应用于建筑施工，桥梁建设，道路施工等各类施工场所。但是由于工作环境恶劣，负载波动大等因素，现有控制方式存在燃油消耗大、排放严重等问题，在严峻的国际能源危机背景下，其节能性越来越受关注。基于现有技术的液压挖掘机，动力源为发动机，噪声大、污染严重，不适合城市、医院、学校以及一些相对封闭场所的作业。电动液压挖掘机应运而生，并且成为液压挖掘机新的研究方向。本论文以挖掘机系统联合仿真模型和试验研究为基础对电动液压挖掘机的能耗特性进行分析研究。本论文首先对普通液压挖

2、掘机结构组成和工作原理进行介绍，在此基础上提出电动液压挖掘机总体方案，并研究了影响液压泵与变频电机效率的因素，提出了变排量变转速的复合控制策略。该控制策略基于LUDV系统的变排量控制，并将泵的排量作为变转速的控制目标，以达到降低整机能耗的目的。详细研究了挖掘机液压系统结构组成与工作原理，建立了LUDV系统的仿真模型。介绍了挖掘机工作装置的结构组成，并利用Pro/E软件建立了挖掘机整机的三维模型，然后通过SimulationX的接口，将整机的三维模型导入SimulationX中，建立了工作装置多体动力学仿真模型，并通过试验验证了液压系统与工作装置仿真模型的

3、准确性。I太原理工大学硕士研究生学位论文利用台架试验测试出发动机不同转速、不同扭矩下的油耗率，之后将数据导入SimulationX软件中，利用发动机万有特性曲线数据并结合数学方程建立发动机的仿真模型。在研究变频器以及电动机工作原理的基础上，利用SimulationX软件建立变频器与电动机的仿真模型，并用试验验证模型的准确性。在各部分仿真模型以及挖掘阻力模型基础上，建立普通液压挖掘机机液联合仿真模型，以及电动液压挖掘机机电液联合仿真模型，针对挖掘机典型工作过程，对两种液压挖掘机的能耗特性进行仿真分析。结果表明：与普通液压挖掘机相比，电动液压挖掘机可以节约运

4、营成本30%以上，有效的降低了挖掘机的运营成本。为了进一步的提高电动液压挖掘机的节能性，针对挖掘机典型工作过程，研究了电动液压挖掘机不同“泵排量目标值”下以及不同转速范围下的能量消耗情况。仿真结果表明：电机的转速设定为1200-1500rpm，“泵排量目标值”设定为0.9时，电动液压挖掘机耗电量最少。对电动液压挖掘机的设计研究有一定的指导意义。关键词：液压挖掘机，联合仿真，电驱动，节能，油耗II太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONENERGYEFFICIENCYCHARACTERISTICSOFPUREELECTRICDRIVEHYDRAU

5、LICEXCAVATORBASEDONVARIABLESPEEDABSTRACTAsanimportantengineeringmachinery,hydraulicexcavatorsarewidelyusedinbuildingconstruction,bridgeconstruction,roadconstructionandotherkindsofconstructionsites.Butbecauseofthebadworkenvironment,bigloadfluctuationandotherfactors,hydraulicexcava

6、torshavehighfuelconsumption,seriousemissionsandotherproblems,underthebackgroundofsevereinternationalenergycrisis,theenergysavingpropertygainmoreandmoreattention.Thepowersourcesofhydraulicexcavatorsbasedonexistingtechnologyareengine,havinglargenoise,seriouspollution,andarenotsuita

7、bleforcity,hospital,school,andsomerelativelyclosedplace'swork.Electrichydraulicexcavatorarisesatthehistoricmoment,andbecomesanewresearchdirectionofthehydraulicexcavator.Sothisarticlemainlydiscussestheenergyconsumptioncharacteristicsofelectrichydraulicexcavatorbasedontheco-simulat

8、ionandexperimentofhydraulicexcavator.Thi