挖掘机动臂闭式节能驱动系统参数匹配

为了提高混合动力/电动液压挖掘机驱动系统的效率,提出了一种基于闭式系统和能量回收的液压挖掘机节能驱动系统参数匹配方法。分析了节能驱动系统的结构、工作原理及负载特性。以减少蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件,对节能驱动系统中液压蓄能器、泵/马达、电动/发电机等主要元件进行了参数匹配。在所建立的模型上对匹配结果进行了分析,结果表明,进行参数匹配后蓄能器和补油泵组成的补油系统满足动臂非对称油缸两腔的流量差,且蓄能器压力波动满足工况的要求,同时新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了55%,不仅实现了无阀控制,同时实现了负值负载的能量回收。

基于电动机和蓄能器的挖掘机动臂节能驱动系统研究

鉴于混合动力系统或电动驱动系统中具有电量储存单元的特点,提出了一种基于电动机-闭式泵-液压蓄能器的液压挖掘机动臂节能驱动系统,通过液压蓄能器和高压侧相连,提高了液压蓄能器的工作压力范围和驱动系统的效率,分析了节能驱动系统的结构原理及工作特点。以减小蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件,以某20 t液压挖掘机的测试数据对节能驱动系统中液压蓄能器、大排量闭式泵、电动/发电机、小排量闭式泵等主要元件进行了参数匹配。针对所匹配参数建立节能驱动系统的AMESim数学模型进行分析,结果表明,该系统不仅实现了无阀控制和负负载的能量回收,同时蓄能器额定体积降低了50%,仍然可满足动臂非对称油缸两腔的流量差,且蓄能器压力波动满足工况的要求,相对传统动臂节流驱动系统,新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了50%左右。

1.7 t小型液压挖掘机臂架势能再生系统研究

液压挖掘机完成一个工作循环,需要依靠液压传动系统驱动臂架做频繁的往复运动。为了更好地解决臂架在下降过程中的能量损失问题,以1.7 t小型液压挖掘机为研究对象,提出了两种臂架势能再生系统模式。首先,分析和探讨了这两种臂架势能再生系统模式是否可行;其次,设计了这两种臂架势能再生系统模式及其液压回路原理图;最后,基于1.7 t小型液压挖掘机的实际工况数据,利用AMESim仿真平台对这两种臂架势能再生系统模式的工作性能和节能效率进行了深入的分析。研究结果表明:在相同的工况下,这两种液压挖掘机臂架势能再生系统模式的节能效率分别为22.1%和23.7%。

基于平衡油缸的动臂势能回收系统参数设计与试验

为降低液压挖掘机的能量消耗,提出一种基于液压蓄能器和平衡油缸的动臂势能回收系统。以节能性为优化目标,以满足系统工作特性,减小蓄能器安装体积和延长蓄能器使用寿命为约束条件,对平衡系统的关键元件——液压蓄能器的工作压力、额定体积和充气压力等参数进行优化设计,分析不同的蓄能器体积和工作压力对系统节能效率的影响,确定最优的液压蓄能器参数;利用AMESim建立有无平衡单元的2种系统仿真模型,以3个比例节流阀和1个比例溢流阀代替传统多路阀对动臂的工作过程进行控制,并据此搭建了某1.5t液压挖掘机动臂势能回收系统试验平台。研究结果表明:仿真结果与试验结果吻合,系统的参数选择合理,仿真模型较准确;在所选取的液压蓄能器参数满足动臂操控性能和系统工作特性的前提下,动臂上升阶段,有平衡系统的无杆腔压力比无平衡系统的降低约2.5MPa,液压泵的出口压力降低约1MPa;动臂上升和下降工作周期内,势能回收和释放的整个工作周期的效率约为29%。