液压挖掘机回转装置节能研究

论文摘要

液压挖掘机由于其用量大、耗油高、排放差,已逐渐成为节能环保领域普遍关注的主要对象之一。当前,液压挖掘机的节能研究主要包括如下三个方面：一是提高元件性能,元件的改进对液压挖掘机系统效率发挥了重大作用,但节能空间有限；二是改进液压系统,液压系统的效率较低,应作为节能的一个主要研究对象；三是改善发动机-液压系统-负载的功率匹配,功率匹配的目的在于充分利用发动机的输出能量。液压挖掘机的回转平台需要频繁的启动和制动以满足工作的要求,在制动过程中由于回转平台惯性而造成大量的能量损失。本文针对这个问题,以某7吨液压挖掘机回转系统为对象,研究其节能问题。首先,本文建立了原挖掘机回转平台的液压系统模型,并对其进行了仿真,仿真结果表明了对挖掘机回转液压系统进行节能的必要性。建立了两个AMESim环境下的挖掘机回转节能模型,计算出了它们的能量回收效率,并对比了这两个回转节能模型的优缺点。由于蓄能器具有回收并释放液压能量的特点。本文首先建立了基于蓄能器技术的挖掘机回转节能模型,本模型是在原回转液压模型的基础上加载蓄能器等液压辅助元件建立的。模型的仿真结果表明,在对原回转模型没有很大改动的前提下,系统的能量回收效率达到了10.29%,节能效果比较理想。二次调节静液传动技术由于其显著的节能效果在近年来发展很快。本文的第二个节能模型是基于PID控制二次调节技术的挖掘机回转节能模型,本模型不仅要加蓄能器,而且要把原回转模型中的变量泵变为恒压变量泵,把定量回转马达改为变量回转马达。虽然对液压系统的改动很大,但是仿真结果表明,系统的能量回收效率达到了18.85%,而且回转速度也表现出很好的平稳性。最后,本文对三个液压挖掘机回转液压模型进行了综合分析,对它们的回转速度和液压系统进行了对比,得出它们的优缺点,为用户的选择提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 挖掘机节能研究的主要目的和意义
• 1.2 液压挖掘机回转系统
• 1.2.1 回转系统概述
• 1.2.2 液压挖掘机回转系统能量损失概述
• 1.3 液压挖掘机节能技术概述
• 1.3.1 液压挖掘机节能研究发展概况
• 1.3.2 液压挖掘机回转系统节能技术的发展现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 液压挖掘机回转系统液压模型与仿真
• 2.1 液压挖掘机回转系统模型的建立
• 2.1.1 液压挖掘机回转液压系统的原理
• 2.1.2 回转液压系统的相关计算
• 2.1.3 回转液压系统模型的建立
• 2.2 回转液压系统模型的仿真
• 2.2.1 仿真参数的设置
• 2.2.2 仿真结果与结果分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于蓄能器的挖掘机回转节能装置研究
• 3.1 蓄能器技术概述
• 3.2 基于蓄能器的节能模型的建立
• 3.2.1 模型的工作原理
• 3.2.2 仿真模型的建立
• 3.3 模型的仿真与结果分析
• 3.3.1 仿真模型的参数设置
• 3.3.2 模型的仿真与结果分析
• 3.3.3 系统能量回收率的计算
• 3.4 模型的改进与分析
• 3.4.1 模型的缺点和改进措施
• 3.4.2 模型的仿真与结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于二次调节的挖掘机回转节能装置研究
• 4.1 二次调节传动技术及其特点
• 4.1.1 二次调节传动技术
• 4.1.2 二次调节技术的特点
• 4.2 二次调节系统的组成与工作原理
• 4.2.1 二次调节系统的组成
• 4.2.2 二次调节的工作原理
• 4.3 二次调节传动系统的控制方式
• 4.3.1 二次调节传动系统的位置控制
• 4.3.2 二次调节传动系统的转矩控制
• 4.3.3 二次调节传动系统的转速控制
• 4.4 基于二次调节的挖掘机回转节能模型的建立
• 4.4.1 基于二次调节技术的挖掘机回转装置工作原理
• 4.4.2 二次调节传动系统控制器的控制策略
• 4.4.3 二次调节回转节能仿真模型的建立
• 4.5 模型的仿真与结果分析
• 4.5.1 仿真模型的参数设置
• 4.5.2 模型的仿真与结果分析
• 4.5.3 系统能量回收率的计算
• 4.6 三种回转液压系统性能比较
• 4.6.1 回转速度的比较
• 4.6.2 回转过程中功率消耗和节能效果对比
• 4.7 本章小结
• 总结与展望
• 研究工作总结
• 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文