挖掘机中液压混合动力的应用.docx

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1、挖掘机中液压混合动力的应用挖掘机在工作经过中制动频繁，能量损耗大，为了回收制动回转经过中的的能量，设计了液压混合动力挖掘机的回转系统，利用蓄能器回收制动能量。阐述了液压混合动力的工作原理，并进行了试验研究和分析。结果表明：液压混合动力降低了液压泵的功率损耗和液压马达的压力波动；在节能方面，蓄能器的能量回收效率到达，到达了节能的目的。关键词：液压混合动力挖掘机能量回收试验研究引言液压混合动力是以液压蓄能器为储能元件的一种新型混合动力技术，该技术通过液压泵马达实现了蓄能与车辆动能之间的转换。相对于电动混合动力技术，液压传动混合动力技术具有功率密度大，短时间完成能量释放和存储能力强的特点，在负载变化

2、平凡的复杂工况更能发挥其节能减排的优势，因而成为国内外研究机构、生产企业竞相研究开发的热门。近年来，液压混合动力在城市公交车、皮卡、多功能商务用车、邮政车、城市垃圾车等车型了做了应用研究，结果表明该技术提高燃油经济性【】；由于工况的不同，液压混合动力在工程机械等车型应用研究较少。油电混合动力技术在液压挖掘机的应用国内外研究较多。本文具体分析液压混合动力的特点及在液压挖掘机上应用的选型研究、试验研究，为挖掘机行业的节能技术的发展奠定基础。液压混合动力的原理及特点液压混合动力系统的辅助动力装置由能量转换元件液压泵马达和储能元件液压储能器组成。在制动时，二次元件泵马达将以泵的形式工作，车辆行驶的动能

3、带动泵旋转，将液压油压入蓄能器中，实现动能到液压能的转化；车辆启动或加速时，二次元件泵马达将以马达的行驶工作，蓄能器释放高压油以驱动马达工作，实现液压能到车辆动能的转化。根据动力驱动方式不同，液压混合动力基本上三种动力传动方式，即串联、并联和混联。串联串联式液压混合动力车的传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单独提供动力，但仅有种执行元件驱动负载工作，串联液压混合动力的传动系主要由发动机、主减速、液压蓄能器和两个液压泵、马达组成。发动机和高压液压蓄能器为两个动力源，两个液压泵马达具有双向并具有可逆性，与主减速器链接的液压泵马达主要作为驱动车轮的执行元件使用，与发动机连接的液压泵马达主要作为

4、动力元件使用【】。原理如图所示。并联并联式液压混合动力的动力传动系中有两种或两种以上的动力源可同时或单独提供动力，有两个或两个以上相应的执行元件可同时驱动负载，该动力传动系主要由发动机、主减速、液压蓄能器和液压泵马达组成。并联形式通常保留传统车的动力传动链，只是在原传动链上增加了有液压泵马达和液压蓄能器组成的能量再生系统，进而构成双动力驱动。原理如图所示。混合动力挖掘机的原理和特点方案的选择在种驱动方式中，并联车型技术难度低，构造简单，制造成本低廉。结合国内外研究情况串联和混联车型的研究几乎无人问津，故驱动方式选择并联驱动【】。并联式液压混合动力一般能够以为是普通液压回转系统和液压能量再生系统

5、的并联。液压能量再生系统由一双向且可逆的液压泵马达和一个高压蓄能器组成，高压蓄能器存储和释放回转刹车动能。并联式液压混合动力由一智能型中央电子控制器，它将负责发动机和蓄能器之间的动力切换、信号输出以及回收刹车能量【】。液压混合动力回转系统原理图设计如图所示。试验研究试验结果分析挖掘机是一种具有多功能的机械，所进行的作业内容包括挖掘、装载、填埋、挖沟、平整、搬运、破碎等。其作业土质变化较大，所以使用的方式和要求也各有不同。根据作业的工况和使用的要求对发动机和液压泵井下优化设定，控制发动机的油门开度以及液压泵的排量等。一般来讲是通过动力形式开关来选择动力形式，输入控制器经处理后输出控制电流，不同的

6、形式输出不同的控制电流值，经过电液比例压力阀转变成的控制压力也不同。挖掘机有四种工作形式：形式为重载形式，形式为标准形式，形式为轻载形式，为独立行走形式。下面在形式下的吨挖掘机，根据标准循环工况进行试验研究，详细内容如下：连续挖掘左右的连续挖掘，共计个周期性循环，各参量周期性变化，通过分析典型单个挖掘周期各参量对应关系即可反响整体情况。从图得知在挖掘经过中双泵输出功率始终保持一样，单泵功率约为，双泵输出总功率为左右。各挖掘周期挖掘功率基本一样，呈现周期性变化。通过分析单周期各阶段功率变化可判定各阶段功率损耗，双泵功率输出情况等。选取整个挖掘周期中第周期、第周期的功率曲线进行分析。从图第周期与图

7、第周期单周期液压系统输出功率曲线来看，挖掘初始阶段液压系统输出功率在系统总功率附近剧烈变化，满载动臂提升回转度工况下双泵输出功率稳定，斗杆、铲斗卸载工况下系统输出功率变化剧烈，空斗回程液压系统输出功率急剧下降。系统能量分析挖掘机回转装置制动时，假设蓄能器的工作压力从升到，体积从下降到，蓄能器进行制动能量的回收，其回收的能量就是外界对蓄能器内气体所做的功，根据热力学第一定律有式由测试结果可知，蓄能器在制动经过中的压力和体积的变化如下：将代入式，得蓄能器回收的能量为挖掘机在制动经过中，由于回转装置惯性而损失的能量计算公式为：式式中：为满斗回转时回转装置的转动惯量；为回转装置开场制动时的回转速度；为回转装置制动结束时的回转速度；根据测试结果可知：，代入式，得回转装置损失的能量为。制动能量回收效率定义为蓄能器回收能量与回转装置制动能量变化值之比。所以，制动能量回收效率为。制定了了挖掘机液压混合动力回转系统的方案，并进行了试验研究，阐述了液压混合动力回转系统工作原理。通过试验研究结果表明：液压混合动力回转系统在一定程度上降低了液压泵的功率损耗和液压马达的压力波动。计算结果表明：油液混合动力回转系统中，蓄能器的能量回收效率到达，到达了节能的目的。通过试验结果可得：液压混合动力的能提高燃油经济。