混合动力液压挖掘机动臂能量回收技术研究

摘要

液压挖掘机以其高效、耐用的特点，在工程建设中得到了广泛的应用。由于使用量大、油耗高、排放差，液压挖掘机成为工程机械节能减排的主要研究对象。在液压挖掘机节能减的研究中，能量回收是其中一项十分有效的措施。本文以混合动力挖掘机动臂能量回收为目的，从方案设计、参数选取、回收效率以及控制方法等方面开展研究，为混合动力挖掘机动臂能量回收系统的设计提供参考依据。
　　首先，对液压挖掘机的工况及工作原理进行了分析。通过对动臂回路进行计算分析，得出动臂下降过程中的最大可回收能量。在对现有能量回收技术研究的基础上，提出了一种新型动臂能量回收系统。该系统在传统电式能量回收系统中加入了一个小型蓄能器，通过检测蓄能器的入口压力对回收系统的工作方式进行调控，从而达到提高能量回收效率的目的，并对其工作原理及控制步骤进行介绍。
　　其次，建立挖掘机工作装置负载的数学模型，利用Pro/E软件建立工作装置的三维模型，并将其导入ADAMS软件中进行动力学仿真分析；建立能量回收系统中主要元件的数学模型，并进行计算选型，在AMESim软件中建立能量回收系统的仿真模型。利用AMESim软件和ADAMS软件之间的数据交流，建立了能量回收系统的机电液仿真模型。
　　最后，对影响系统能量回收效率的关键元件进行仿真分析，进一步探究提高系统能量回收效率的方法。对系统的控制方法及策略进行研究，采用PID控制对回收马达的转速进行调控，通过仿真结果显示，加入PID控制使得系统的能量回收率有了很大得提升，回收率达79.4％，利用率为57%。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2液压挖掘机节能技术发展现状

1.3能量回收技术发展现状

1.4主要研究内容

第二章 混合动力挖掘机动臂能量回收方案设计

2.1液压挖掘机结构分析

2.2液压挖掘机动臂液压回路可回收能量分析

2.3现有能量回收技术研究

2.4新型动臂能量回收方案研究

2.5本章小结

第三章 液压挖掘机工作装置负载模型研究

3.1液压挖掘机工作装置的运动学分析

3.2液压挖掘机工作装置动力学方程的建立

3.3液压挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真

3.4本章小结

第四章 混合动力挖掘机能量回收系统的建模与仿真

4.1能量回收系统液压部分建模

4.2能量回收系统关键元件的选型

4.3基于AMESim的能量回收系统仿真研究

4.4本章小结

第五章 系统的能量回收效率及控制策略研究

5.1系统能量回收效率研究

5.2控制策略及方法研究

5.3 系统能量回收效率及能量损失分析

5.4本章小结

结论与展望

6.1主要结论

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢