甘蔗联合收割机功率匹配节能研究

论文摘要

作为一种大功率的农业机械,甘蔗联合收割机节能性的好坏直接影响到其使用的经济性与可靠性。在实际的工作过程中,甘蔗联合收割机的负载经常处于变化之中,由此导致发动机转速的频繁剧烈波动,油耗严重。另外,由于收割机的作业工序复杂,执行元件庞杂,整个液压系统的压力、流量也会不断变化,溢流、节流损失严重。为减少能量的无功损耗,必须合理匹配收割机动力系统的功率。甘蔗联合收割机液压系统之所以存在节流、溢流损失,最根本的原因就在于液压泵所提供的压力及流量与负载的需要不相匹配,往往大于负载的实际需求,于是这部分多余的液压能就以节流、溢流的形式被损耗掉。为合理匹配液压泵与负载的功率,基于收割机的特点,提出将负载敏感控制技术应用到收割机上,并对负载敏感系统进行了详细的设计与研究。结果表明,负载敏感系统能恰好提供负载所需要的压力与流量,具有较好的节能性。鉴于多执行器系统容易出现流量饱和现象,为合理匹配各执行机构的流量以提高甘蔗收割质量,论文还对甘蔗联合收割机多执行机构的分流技术进行了理论研究。为合理匹配柴油机与液压泵的功率,提出对液压系统的压力进行检测、滤波,并据此设定柴油机的最佳节能点转速或最大功率点转速。为实现对柴油机最佳转速的控制,根据现有机械离心式调速器的特点,首次提出了基于力反馈原理的柴油机电控化改造方案,并对转速控制系统进行了详细的设计与仿真研究。结果表明,该方案能够实现对柴油机转速的精确控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 节能研究的意义
• 1.3 国外液压节能控制技术概况
• 1.3.1 恒功率控制
• 1.3.2 正流量控制系统
• 1.3.3 压力切断系统
• 1.3.4 负流量控制系统
• 1.3.5 负载敏感控制系统
• 1.3.6 柴油机节能控制系统
• 1.4 国内液压节能控制技术概况
• 1.5 节能控制技术发展趋势
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 第2章 甘蔗联合收割机能量损失分析
• 2.1 甘蔗联合收割机简介
• 2.2 甘蔗联合收割机液压系统
• 2.2.1 定量泵系统
• 2.2.2 变量泵系统
• 2.2.3 两种系统功率利用比较
• 2.3 甘蔗联合收割机能量损失分析
• 2.3.1 机械功率损失
• 2.3.2 泄漏损失
• 2.3.3 管路压力损失
• 2.3.4 泵和负载功率不匹配所造成的损失
• 2.3.5 发动机能量损失
• 2.4 本章小结
• 第3章 负载敏感变量泵工作原理与系统设计
• 3.1 负载敏感变量泵工作原理
• 3.2 多路阀阀口设计
• 3.3 比例压力阀设计
• 3.4 负载敏感阀设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 负载敏感变量泵的建模与仿真
• 4.1 AMESim软件简介
• 4.1.1 AMESim的建模原理
• 4.1.2 AMESim的组成
• 4.1.3 AMESim的特点
• 4.1.4 AMESim与其他软件的接口
• 4.1.5 AMESim的应用领域
• 4.2 负载敏感变量泵系统建模
• 4.2.1 变量泵建模
• 4.2.2 负载敏感阀建模
• 4.2.3 整个系统建模
• 4.3 模型参数设置
• 4.4 模型仿真
• 4.4.1 系统静态特性仿真
• 4.4.2 系统动态特性仿真
• 4.5 收割机多执行器系统分流技术研究
• 4.6 仿真结论
• 4.7 本章小结
• 第5章 柴油机功率匹配方案
• 5.1 概述
• 5.2 柴油机特性分析
• 5.3 柴油机转速稳定与节能的关系
• 5.4 柴油机与液压系统功率匹配方案
• 5.4.1 传统功率匹配模式
• 5.4.2 基于压力检测的功率匹配模式
• 5.5 本章小结
• 第6章 柴油机节能的实现
• 6.1 柴油机转速设定
• 6.2 柴油机转速控制系统
• 6.2.1 机械调速器的电控化改造
• 6.2.2 柴油机转速与调速弹簧力的关系
• 6.2.3 基于力反馈PID控制的柴油机转速调节系统
• 6.2.4 控制系统电液执行机构设计
• 6.3 本章小结
• 第7章 柴油机转速控制系统的建模与仿真
• 7.1 柴油机数学模型
• 7.2 电液执行机构数学模型
• 7.3 减压阀模型
• 7.4 控制系统总体模型
• 7.5 模型参数设置
• 7.6 模型仿真与分析
• 7.6.1 转速控制系统的静、动态响应
• 7.6.2 不同设定转速对柴油机的影响
• 7.6.3 仿真结论
• 7.7 本章小结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 研究工作总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文