基于變轉(zhuǎn)速控制電動挖掘機正流量系統(tǒng)研究

發(fā)布時間：2020-07-01 06:37

【摘要】：傳統(tǒng)發(fā)動機驅(qū)動液壓挖掘機存在能耗高、排放差以及噪聲大等問題。而隨著資源的逐漸匱乏以及節(jié)能減排、綠色環(huán)保理念的不斷發(fā)展,使用新能源取代傳統(tǒng)發(fā)動機成為熱門的研究方向。目前,純電驅(qū)動技術(shù)在改善汽車排放和能效方面體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢,但由于挖掘機的結(jié)構(gòu)和工況方面有著本質(zhì)的區(qū)別,針對挖掘機的電動化需要重新進(jìn)行設(shè)計�，F(xiàn)有的電動挖掘機主要是使用動力電機取代發(fā)動機,實現(xiàn)了零排放,但是沒有發(fā)揮出動力電機調(diào)速性能好的優(yōu)勢,且液壓系統(tǒng)的能量損害依然很大,因此,結(jié)合挖掘機系統(tǒng)和工況特點,充分利用動力電機的優(yōu)勢,將有利于提高能源利用率和系統(tǒng)操控性,對電動挖掘機的發(fā)展具有重要的意義。傳統(tǒng)電動挖掘機多采用定轉(zhuǎn)速定排量和定轉(zhuǎn)速變排量的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),實現(xiàn)對挖掘機執(zhí)行器的運動控制,其中,定轉(zhuǎn)速定排量系統(tǒng)無法實現(xiàn)液壓泵與執(zhí)行器之間的流量匹配,造成大量溢流損失。而定轉(zhuǎn)速變量泵在工作的過程中通過改變變量泵的排量實現(xiàn)泵-負(fù)載流量的匹配,進(jìn)而控制執(zhí)行器的運動。變量泵存在效率低、調(diào)速范圍小的缺點,尤其是排量低時,變量泵的效率會大大降低。因此,論文針對以上電動挖掘機能耗高的情況,以某1.5噸挖掘機節(jié)能系統(tǒng)為研究對象,通過對傳統(tǒng)液壓挖掘機系統(tǒng)的分析,提出了一種基于變轉(zhuǎn)速的正流量節(jié)能控制系統(tǒng)方案。結(jié)合該1.5噸挖掘機的相關(guān)參數(shù),通過理論分析計算,對關(guān)鍵元件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計。論文研究了挖掘機多路閥的流量控制特性,提出了一種基于手柄輸出信號的執(zhí)行器流量預(yù)估方法,結(jié)合動力電機良好調(diào)速性能的特點,提出了基于變轉(zhuǎn)速的電動挖掘機正流量系統(tǒng)的控制策略。根據(jù)對執(zhí)行器運行所需流量的估算,通過改變動力電機的轉(zhuǎn)速,來改變定量泵的輸出流量,進(jìn)而實現(xiàn)液壓泵與執(zhí)行器之間的流量匹配,以減少溢流損耗帶來的能量損失,降低系統(tǒng)能耗。論文進(jìn)一步分析了動力電機超載運行倍數(shù)與安全運行時間的關(guān)系,利用動力電機超載運行能力強的特點,針對某1.5噸挖掘機運行時負(fù)載波動大的工況特點,提出了基于超載恒功率運行策略。在負(fù)載突增時,電機在一定的超載功率下恒功率運行,電機轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載增大而降低,輸出更大的扭矩來克服負(fù)載。通過對超載時間的限制,對恒功率點進(jìn)行修正,確保系統(tǒng)運行的操控性和安全性。建立基于AMESim仿真模型對恒功率控制策略進(jìn)行仿真研究,驗證了該方案的可行性�；谀�1.5噸挖掘機,設(shè)計并搭建了試驗平臺,對基于變轉(zhuǎn)速定排量正流量系統(tǒng)的流量匹配模式和恒功率模式進(jìn)行試驗研究,并設(shè)置了與傳統(tǒng)定轉(zhuǎn)速定排量節(jié)流調(diào)速控制系統(tǒng)的對比試驗研究。通過試驗結(jié)果的對比分析發(fā)現(xiàn),在該正流量系統(tǒng)運行中,可以實現(xiàn)節(jié)能35.2%,在恒功率模式的運行中,可以實現(xiàn)節(jié)能33%,驗證了方案的操控性和節(jié)能性
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM621
【圖文】：