针对混合动力液压挖掘机势能回收系统研究

《针对混合动力液压挖掘机势能回收系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、FEATURESl蠲图混，l==匕合口动力／J液压挖掘机势能回收系统研究ResearchonPotentialEnergyRecoverySysteminHybridHydraulicExcavators张大庆，胡鹏，龚俊，刘昌盛1．山河智能装备集团现代工程装备节能关键技术湖南省重点实验室，湖南长沙4101002．中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙4100120引言量约占70％以上，因此势能回收应是挖机能量回收的重点l。研究表明，对挖掘机工作装置进行势能回收需要液压挖掘机是一种重要的

2、土方施工机械，通常用于解决的难点问题主要有三个：首先，由于将一部分油在相同工况下做循环的施工作业，而挖掘机的动臂和斗液能量转换成了电能，势能回收对整机的速度稳定性杆等工作装置质量较大，因此在其作业过程中，当动臂和操控性有较大的负面影响；其次，挖掘机工作过程等装置进行频繁的下降和减速时，会产生大量的重力势中工作装置下放时间短(通常为2～3s)，因此短时间内能和惯性动能【1】。在传统的液压挖掘机中，这些能量通完成具有较强冲击性势能的回收对相应的回收元件有常都在节流口处以热量的形式散发，并且产生系统发

3、热很高的要求；最后，通常的挖掘机势能回收系统动态等负面问题。受到液压元件技术瓶颈的制约，通过减少响应特性差，回收时间长，效率低。液压系统节流损失来减少能量浪费的效果不太理想。因基于此，本文提出一种采用辅助变量泵与回收马达同轴工作的混合动力液压挖掘机势能回收系统，并通过此，对上述惯性能量进行回收再利用也被公认为解决挖掘机能量浪费的重要措施之一。仿真分析对其进行相关研究，研究结果表明：该系统能将混合动力技术应用于液压挖掘机，是目前世界有效回收势能并具有较好的综合效果。范围内挖掘机研究领域的一个热点。

4、其原理正是将挖掘机工作过程中产生的惯性能量通过能量转换手段进1方案和工作原理行回收再利用。国内外均有工程机械制造企业推出了混合动力液压挖掘机产品的样机，但其中只有小松的综合国内学者对混合动力液压挖掘机工作装置势能20t级混合动力挖掘机PC200—8实现了批量销售。目回收的研究，主要有两类系统方案。第一类是采用动臂前，对挖掘机工作装置势能回收的研发中，没有出现和斗杆液压油缸回油腔分别与液压马达相连，每个马达能结合速度平稳性、良好的操控性与高效回收于一体均与电机同轴连接，当工作装置下降或减速制动时，

5、回的产品口】。而前人对挖掘机能量回收的相关研究表油腔的液压油推动马达并带动电机反转发电。由于每个明，在挖掘机的可回收能量中，动臂和斗杆的回收能装置的油缸均由液压马达带动电机发电，因此该类方案基金项目：国家科技支撑计划项目(2014BAA04B01)FEATURESl盈的优点是系统可同时回收工作装置的势能；但由于挖掘当尸a+Pb>2尸时，机在工作时不同的液压执行元件要求的背压也不相同，：=0(3)因此该类方案的缺点是增加回收马达后会导致各执行装式中：Po、Pb、Po依次是泵a、b、c的输出压力；、

6、、置的运动速度难以准确控制，从而影响挖掘机的整体操依次是泵a、b、c的排量，为定值；是泵a、b、c控性和工作效率。第二类方案是将工作装置油缸回油腔的最大输出压力，该定值大小由主溢流阀设定；是的油路分成两路，其中一路经过节流阀流回油箱，另一泵a、b的最大排量，为定值；c是泵组a、b、c的功率之路通过连接回收马达带动电机反转发电，并储存在超级和与发动机转速的比值，为定值。由公式(1)、(2)、电容中】。该类方案中，由于油缸回油腔的油液必须经(3)可建立恒功率控制泵组的AMEsim仿真模型，如图2过多

7、个节流阀，因而导致大量液压能以发热的方式浪费所示。在节流阀上，从而降低了系统的回收效率。2．2变负载模型本文提出的势能回收系统，通过辅助变量泵与液压众所周知，挖掘机工作时动臂油缸大小腔的压力会回收马达同轴的方式辅助系统供油，同时，三位四通电随动臂的升降运动而不断变化J，因此需要建立一个变磁阀可以根据系统的需要进行待机充电。其工作原理如负载模型才能准确地对势能回收进行模拟仿真，本文通图1所示。该回收系统主要包括用于发电和供电的电机、三位四通电磁阀3、辅助泵、回收马达以及储能部分的逆变器和超级电容。

8、图1中，当动臂上升时，比例电磁阀1不得电，系统压力油从主泵出发，经过系统多路阀后进入动臂油缸大腔，推动油缸向上运动；当动臂下降时，电磁阀1得电，使油缸大腔回油油路与插装阀2连通，流出动臂油缸大腔的压力油流经插装阀2后分为两路，一路直接回油箱，另一路经过变量回收马达后流回油箱，回收马达带动同轴的辅助泵工作，由控制器控制电磁阀3的工作位置，根据反馈信号判断是否需要辅助泵给主油路辅助供油，并计算所需泵的排量。阀1的开口大小由控制检测到的手柄先导信号决定。本系统中，辅助泵的主要作用是给主油路辅助供油，解