混合动力挖掘机工作装置液压系统设计及仿真研究

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1、2013年1月机床与液压Jan．2013第41卷第2期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．2DOI：10．3969／j．issn．1001～3881．2013．02．035混合动力挖掘机工作装置液压系统设计及仿真研究吕其惠(广东交通职业技术学院，广东广州510650)摘要：将混合动力技术应用于液压挖掘机工作装置液压系统，以ISG发电电动一体机和超级电容为辅助动力核心部件，设计了液压挖掘机柴油机辅助动力系统和转台电动回转系统；以能量回收为目标，改进了工作装置液压驱动系统和动臂油缸一液压马达能量回收系统，实现了对动臂油缸重力势能和转台惯性动能的回收利用。仿真结果表明：

2、采用该设计方案降低了发动机装机功率及油耗，可以节约能源、减少排放污染。关键词：混合动力液压挖掘机；方案设计；能量回收中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)2—100—4ResearchonHydraulicSystemDesignandSimulationofHybridExcavatorWorkingDeviceLVQihui(GuangdongCommunicationPolytechnic，GuangzhouGuangdong510650，China)Abstract：Hybridtechnologywasappliedintheexcavato

3、rhydraulicsystem．Dieselauxiliarypowersystemsandturretelectricro—tarysystemofhydraulicexcavatorweredesignedwithISGpowergenerationelectricmachineandsupercapacitorauxiliarypowercorecomponents．Inordertorealizeenergyrecovery，theworkinghydraulicdrivesystemandtheboomcylinder—energyrecoverysystemofhydraul

4、icmotorwereimproved．Energyrecyclingoftheboomcylindergravitationalpotentialenergyandturntableine~ialkineticener—gYwasrealized．Thesimulationresultshowsthatadoptingthedesign，theengineinstalledpowerandfuelconsumptionarereduced，energyissavedandemissionspollutionisreduced．Keywords：Hybridhydraulicexcavat

5、or；Schematicdesign；Energyrecovery液压挖掘机是使用范围最广的工程机械产品，随放的质量，节约能耗。着我国基础设施建设力度加大，挖掘机市场取得了爆1混合动力液压挖掘机液压驱动系统的设计发性增长。目前在用的液压挖掘机功率匹配系统中，1．1辅助动力系统结构柴油机与液压泵作为动力系统在最大负载时才能较好挖掘机挖掘工况需要较大的功率输出而回转、卸地进行功率匹配，但挖掘机作业工况复杂，负载波动料时功率输出较小，在一个台班作业周期中平均功率剧烈，最大功率与最小功率交替出现；柴油机输出扭仅为62％，其动力需求波动大且周期强。设计方案矩也剧烈波动，柴油机在小负荷时严重脱离经济区

6、。中，混合动力挖掘机以柴油发动机作为系统的主动力为满足最大负荷工况的要求，挖掘机都按峰值功率来源，在柴油机与液压泵连接单元中加装ISG发电电动选择柴油机，造成大部分时间功率偏大，燃油经济性一体机(电动机)。电动机和储能装置组成辅助动力差，排放污染；如果按平均功率选择柴油机，则发动系统，柴油机作为主动力源与电动机并联共同驱动液机过载和过热，不能实现全局功率的匹配。由于挖压泵，主动力源与辅助动力系统通过电控系统进行合掘机耗油量较大，能源使用成本居高不下，开发节能理的功率匹配。电动机作为辅助动力可工作于发电或环保产品更显得迫切。近年来，蓄电池容量的增加及电动状态，柴油发动机的功率主要用于驱动外载

7、，多超级电容器的应用使混合动力液压挖掘机的设计及应余或不足部分由电动机转化或补充。辅助动力系统储用成为可能，也为挖掘机实现全功率匹配、节能降耗能装置储存的能量在挖掘机超载和重载时释放出来辅提供了条件。文中探讨在液压挖掘机动力系统中引进助驱动，对柴油发动机起到动力“削峰填谷”的功混合动力技术，改进工作装置液压系统和回转机构驱能，降低了柴油发动机装机功率和装机成本；使柴油动系统的设计方案，优化挖掘机柴油机与液压系统的机输出转