基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究图文.docx
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基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究图文
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第1期王冬云等:
基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究189
然很低,并且已很难通过调整液压系统来进一步提升工作效率。
发动机与负载的功率匹配研究_30是很有前景的研究方向,主要通过调节发动机油门和液压泵排量来实现功率匹配,从而实现节能。
然而,由于传统挖掘机的固有动力结构很难实现全局功率匹配,要进一步大幅提高整机燃油效率,必须重新审视挖掘机的动力结构。
近年来,汽车节能控制领域兴起了采用混合动力的设计方法,并已经生产出了民用化的混合动力汽车。
其典型代表有本田的insight,丰田的prius。
尤其是本田insight,其手动五档变速车创造了3L汽油行驶105km的纪录。
混合动力技术在汽车上的成功应用,给各个领域的节能和环保研究注入了新的生机。
尤其在工程机械领域,传统的液压挖掘机节能技术遇到瓶颈,应用传统的节能方法已很难在节能效果上取得突破。
国外多家大型挖掘机研究机构和制造厂商已经开展了一系列有关混合动力液压挖掘机的研究,并在系统结构、控制策略、整机配置上取得了一定的进展[7’1…。
而国内由于受到相关技术的制约,基于混合动力设计方法研究液压挖掘机的节能控制尚处于起步阶段[1…。
本文重点研究混合动力技术在液压挖掘机上的适用性,提出了串/并联混合动力结构,并对其节能效果、系统成本和动力性能进行了深入对比研究。
1液压挖掘机工况分析及混合动力技术适用性研究机械联接,泵出口压力的波动将直接导致发动机工作点的变化。
动臂斗杆铲斗
图l传统液压挖掘机结构图
表l挖掘机作业循环过程
1.1液压挖掘机工况分析
液压挖掘机由行走机构、回转平台、动臂、抖杆、
铲斗、行走马达等工作装置组成,是一种集机、电、液
和控制于一体的复杂系统。
原型系统连接结构如图
1所示。
挖掘机工作呈现循环往复的周期性特点,如
挖掘过程由挖掘、动臂提升、满斗回转、卸料、动臂下
降,空斗回转等动作组成,每个动作又由多个关节复
合完成。
表1所示为挖掘机一个典型工作循环作业
过程,其中黑色阴影表示关节处于工作状态,白色表
示处于停止状态,它不仅给出了一个挖掘循环中的时罔z5l液压挖掘机象输出压力变化谱
间分配,而且反映了各关节复合工作的全过程。
由于
图3所示为两种工况对应的发动机输出功率波
各关节工作所需的功率相差很大,且挖掘时土壤情况
动曲线。
图4为普通5t挖掘机发动机转速波动曲复杂,挖掘机工作时泵的出口压力波动剧烈,导致柴线.重载挖掘时设置发动机在重载工作模式,场地平
油发动机输出的功率波动范围很大,如图2所示。
图
整时设置发动机工作在中载模式。
图5为ZN485Q
2为采集的5t液压挖掘机在挖掘和平整两种工况下
柴油发动机的万有特性曲线,其中的调速曲线AA7,
泵出口压力的波动曲线。
由于发动机与液压泵直接
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基于混合动力技术的液压挖掘机节能方案研究
作者:
王冬云,潘双夏,林潇,管成,WANGDong-yun,PANShuang-xia,LINXiao,GUANCheng
作者单位:
浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州,310027
刊名:
计算机集成制造系统
英文刊名:
COMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEMS
年,卷(期:
2009,15(1
被引用次数:
2次
参考文献(13条
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