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《吉林大学》 2011年
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基于混合动力的液压挖掘机动臂势能回收系统研究

宁涛  
【摘要】:液压挖掘机以其高效、耐用以及对工作环境要求不高等优点,成为了目前应用最广泛的工程机械之一,在经济建设中发挥着举足轻重的作用,但是同时,液压挖掘机又是一种耗油高、排放差、对环境污染严重的工程机械。随着液压挖掘机数量的越来越多,其节能环保问题也日益紧迫和严峻,引起了各个国家的高度关注。随着混合动力节能技术和能量回收再利用技术在汽车领域的成功应用,人们对其在工程机械上的应用产生了浓厚兴趣。 论文结合国家“十一五”863新型混合动力工程机械关键技术及系统项目中关于中型工程机械混合动力系统综合试验开发和工程机械混合动力系统能量回收综合实验开发的要求,以广西柳工机械股份有限公司生产的CLG922LC液压挖掘机为对象,针对传统液压挖掘机工作时动臂下降频繁,势能无法回收造成的系统能量利用率低,浪费严重的问题,设计出了一种由液压缸、蓄能器、变量马达和发电机构成的动臂势能回收系统,应用Matlab软件的Simulink模块搭建了系统的仿真模型,分析了有蓄能器系统和无蓄能器系统的性能差异,以及回收系统参数的改变对势能回收效果的影响,最后在仿真研究的基础上进行了试验验证,通过实践证明了所设计势能回收系统的合理性。 论文主要包括以下几个部分: 1、分析了对液压挖掘机节能技术进行研究的必要性和紧迫性,概述了液压挖掘机节能技术的发展过程,国内外的研究现状和研究成果,提出了本研究课题以及研究内容和方法。 2、对挖掘机工作装置运用D-H坐标法建立了运动学模型,得到了各个连杆重心的坐标关系,运用拉格朗日法建立了工作装置的动力学方程,推导出了动臂、斗杆和铲斗液压缸的受力模型。 3、分析了国内文献中提到过的几种动臂节能方法的优缺点,设计出了新型的动臂势能回收系统,运用拉氏变换法建立了回收系统液压部分和电力部分的数学模型,分析了液压系统的固有频率。 4、利用Matlab软件的Simulink仿真模块对系统进行了仿真,针对回收马达排量的改变对无蓄能器系统和有蓄能器系统的影响,以及在加入PID控制以后系统回收性能的改变展开了研究。 5、搭建了动臂势能回收试验台,并且对无蓄能器和有蓄能器两种回收方案进行了试验对比,利用马达入口压力,超级电容电压和系统能量回收值三个性能指标对系统回收效果进行了分析。 6、总结了论文的全部工作和结论,分析了文章的不足,对以后如何更深入的进行研究进行了展望。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU621

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