油液混合动力挖掘机能量回收系统设计及控制策略研究
目前挖掘机的传统节能技术研究已经成熟，而新兴的油电混合动力挖掘机受限于技术开发难度、成本等原因，尚未引起足够的市场认可。本文结合国家科技支撑计划“基于挖掘机能量回收的液压混合动力节能技术研究及应用(课题编号:2015BAF07806)”，以某21t液压挖掘机为研究对象，基于能量回收技术，提出一种以蓄能器为和液压辅助马达为主要元件，回收动臂下降势能和回转制动动能的油液混合动力系统，并完成系统的研制。根据元件的数学模型，搭建AMESim/Simulink联合仿真模型。提出四种节油控制策略，并仿真对比各控制策略的节油效果。最后通过实车试验验证系统的操控特性及节油效果。结果表明:具有能量回收的油液混合动力系统挖掘机节油率可达14.7％，且操控特性满足使用要求，应用前景良好。本论文的研究为油液混合动力系统挖掘机的研发提供了参考。论文分为以下几个部分: 第1章介绍了课题背景和意义，阐述了液压挖掘机传统节能技术、混合动力节能技术的原理、分类及研究现状，提出了已有研究的不足，并介绍了课题的来源及本文的主要研究内容。 第2章根据普通挖掘机的工作原理、工况，分析了能量回收来源和可回收有效体积，对比现有油液混合动力系统的优缺点，设计了一套以蓄能器和液压辅助马达为主要元件的油液混合动力系统，分析了系统的工作原理，并介绍了油液混合动力系统对挖掘机操控特性的影响。 第3章对油液混合动力系统关键元件进行选型、并完成系统的参数匹配;根据各元件的工作原理，建立了油液混合动力系统的数学模型，并以此搭建AMESim/Simulink联合仿真模型。 第4章介绍了油液混合动力系统节油控制策略原理，设计定排量释放和变排量释放控制策略，并仿真对比各控制策略的节油效果。 第5章搭建了油液混合动力系统挖掘机样机，介绍了主要元件的安装，完成了基于Codesys软件和EPEC2023控制器的油液混合动力系统电控程序及基于LabVIEW的数据采集程序的设计，并完成操控特性和节油效果实车试验，试验表明，本文设计的油液混合动力系统满足挖掘机操控特性的要求，节油效果良好。 第6章总结本论文主要工作，并依据研究现状对课题的后续研究提出了建议。
液压挖掘机;混合动力系统;能量回收;控制策略;操控特性
浙江大学
硕士
机械电子工程
魏建华
2017
中文
TU621
104
2017-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）