混合动力液压挖掘机动力系统研究

论文摘要

液压挖掘机的混合动力技术是降低挖掘机能耗和改善排放的有效技术方案,该领域的研究在国内刚刚起步,本文针对混合动力液压挖掘机的动力系统展开研究,通过建立动力系统的模型,结合挖掘机工况运用控制策略进行仿真,在理论层面表明混合动力液压挖掘机相比普通挖掘机在动力系统的工作性能、燃油经济性等方面的优越性,也体现出液压挖掘机的混合动力技术研究的重要性以及应用前景。论文主要分为以下几个部分:(1)绪论。介绍了混合动力液压挖掘机及其动力系统研究的意义,阐述了该领域在国内外研究的情况,并根据目前的研究现状指出了在混合动力液压挖掘机动力系统研究方面的不足,说明了本论文开展研究的内容以及重点。(2)混合动力液压挖掘机动力系统布置和参数匹配。通过比较三种混合动力系统布置的结构,结合挖掘机的控制特点确定采用并联式动力系统结构,并根据混合动力液压挖掘机动力系统的参数需求匹配了动力单元柴油发动机、电动机和电池组的参数。(3)混合动力液压挖掘机柴油发动机动力学模型研究。引用基于气缸压力—曲轴转速的发动机瞬态动力学模型,依据实际的发动机参数建立混合动力液压挖掘机柴油发动机动力学模型,为进行动力系统控制策略的研究提供了模型平台。(4)混合动力液压挖掘机动力系统仿真研究。阐述了混合动力液压挖掘机动力系统的模型以及负载工况,采用了多工作点控制策略应用于动力系统的控制,并对混合动力液压挖掘机动力系统模型和普通挖掘机发动机动力系统模型进行仿真对比研究,验证了运用多工作点控制策略的混合动力系统在工作平稳性、燃油经济性等方面优于普通挖掘机发动机动力系统。(5)混合动力液压挖掘机试验台架设计与搭建。介绍了混合动力液压挖掘机试验台架的组成和系统功能,分别阐述了混合动力源系统部分和液压模拟加载系统部分的设计情况,并通过图纸和照片展示了台架的搭建。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.1.1 混合动力液压挖掘机研究意义
• 1.1.2 混合动力液压挖掘机动力系统研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 混合动力液压挖掘机研究现状
• 1.2.2 混合动力液压挖掘机动力系统研究现状
• 1.3 现有研究的不足和课题的提出
• 1.4 研究方案与内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 混合动力液压挖掘机动力系统布置和参数匹配
• 2.1 混合动力液压挖掘机动力系统布置方案
• 2.2 混合动力液压挖掘机动力系统参数匹配
• 2.2.1 柴油发动机参数匹配
• 2.2.2 电动机参数匹配
• 2.2.3 电池组参数匹配
• 2.3 本章小结
• 第三章 混合动力液压挖掘机柴油发动机动力学模型研究
• 3.1 混合动力液压挖掘机柴油发动机动力学模型建立的理论依据和原理
• 3.1.1 模型建立的理论依据
• 3.1.2 模型建立的原理
• 3.2 混合动力液压挖掘机柴油发动机动力学模型的建立
• 3.2.1 气缸压力重构模块
• 3.2.2 指示扭矩模块
• 3.2.3 摩擦扭矩模块
• 3.2.4 转动惯量模块
• 3.2.5 往复惯性扭矩模块
• 3.2.6 发动机整机模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 混合动力液压挖掘机动力系统仿真研究
• 4.1 混合动力液压挖掘机动力系统模型
• 4.1.1 电动机模型
• 4.1.2 电池组模型
• 4.1.3 液压挖掘机的负载工况
• 4.2 混合动力液压挖掘机控制策略
• 4.2.1 混合动力系统控制策略
• 4.2.2 混合动力液压挖掘机多工作点控制策略
• 4.3 混合动力液压挖掘机动力系统控制策略仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 混合动力液压挖掘机试验台架设计与搭建
• 5.1 混合动力液压挖掘机试验台架设计
• 5.2 试验台架混合动力源系统
• 5.3 试验台架液压模拟加载系统
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢