本文關(guān)鍵詞：工程機械混合動力系統(tǒng)實驗臺測控系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

混合動力

第33卷第1期2013年2月

振動、測試與診斷

Vol.33No.1

Feb.2013

工程機械混合動力系統(tǒng)實驗臺測控系統(tǒng)

黃中華,　劉　質(zhì),　胡　瓊,　劉少軍

(1.湖南工程學(xué)院機械工程學(xué)院　湘潭,411101)(2.中南大學(xué)機電工程學(xué)院　長沙,410083)

1,2

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2

2

摘要　為了研究工程機械混合動力系統(tǒng)的機電耦合特性和軸系的振動特性,研制了由柴油機、電動機和液壓泵共軸連接組成的工程機械混合動力系統(tǒng)實驗臺。設(shè)計了由工控機、PCI總線控制卡和組態(tài)軟件組成的實驗臺測控系統(tǒng),分析測控系統(tǒng)輸入信號和控制信號的數(shù)量與類型,確定測控系統(tǒng)控制策略的設(shè)計原則和開發(fā)過程。通過在柴油機輸出軸的端面布置3個加速度傳感器實現(xiàn)柴油機工作時曲軸的振動特性,對不同負(fù)載功率下柴油機曲軸的振動特性進(jìn)行試驗測試。測試結(jié)果表明,柴油機曲軸的振動能量集中在徑向,軸向的振動能量可忽略不計;設(shè)計的測控系統(tǒng)能實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)軸系振動性能測試。關(guān)鍵詞　混合動力系統(tǒng);測控系統(tǒng);實驗臺;工程機械中圖分類號　TU621

動力系統(tǒng)在狀態(tài)切換時軸系產(chǎn)生轉(zhuǎn)速波動和沖擊載

引　言

隨著全球工業(yè)的發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重,品種和數(shù)量不斷增加的工程機械所消耗的能源和排放的污染物已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注,國內(nèi)、外對工程機械尾氣的排放及噪聲等限制也愈加嚴(yán)格�；旌蟿恿夹g(shù)既繼承了電動力作為“綠色”能源超低排放的優(yōu)點,又彌補了電池動力不足的缺點,它在汽車行業(yè)的成功應(yīng)用為耗能大、排放差的工程機械領(lǐng)域提供了借鑒。近年來,混合動力工程機械受到了工程機械領(lǐng)域的高度重視,已成為國內(nèi)、外著名工程機械生產(chǎn)廠家的研究熱點。

工程機械混合動力系統(tǒng)中的柴油機、電動機和液壓泵通常采用共軸連接。在動力系統(tǒng)狀態(tài)切換過程中,柴油機和液壓泵的存在會降低電動機的響應(yīng)速度,阻礙電動機轉(zhuǎn)速的快速變化,影響電動機轉(zhuǎn)矩的輸出效率和傳遞速度。同樣,電動機的存在會提高柴油機和液壓泵的響應(yīng)速度,加速柴油機和液壓泵轉(zhuǎn)速的快速變化,影響柴油機轉(zhuǎn)矩的輸出效率和傳遞速度、液壓泵轉(zhuǎn)矩的輸入效率和傳遞速度。柴油機、液壓泵和電動機在動態(tài)特性方面的耦合作用,改變了混合動力系統(tǒng)軸系的動態(tài)特性,進(jìn)而改變了動力系統(tǒng)能量傳遞效率和能量分配控制策略,導(dǎo)致工程機械混合

[1]

荷[2-7]。混合動力系統(tǒng)在運行時,電動機和柴油機之間經(jīng)常會因轉(zhuǎn)速不同步而產(chǎn)生順拖或倒拖,在動力系統(tǒng)

的軸系上產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩或交變轉(zhuǎn)矩。當(dāng)作用于軸系上的沖擊轉(zhuǎn)矩過大時,軸系的某一截面可能會發(fā)生強度失效。當(dāng)作用于軸系的交變轉(zhuǎn)矩頻率與軸系某階扭振頻率相等或相近時會產(chǎn)生諧振。

與汽車平穩(wěn)的工況相比,工程機械負(fù)載變化幅度大、變化頻繁,混合動力單元各部件狀態(tài)需要隨負(fù)載變化而快速調(diào)整、匹配負(fù)載,在混合動力汽車中并不突出的機電耦合問題在工程機械中顯得格外重要。混合動力系統(tǒng)較純發(fā)動機驅(qū)動方式不同,系統(tǒng)的激勵特性被改變,從而影響動力和傳動系統(tǒng)的振動特性。為了研究發(fā)動機與電動機之間相互耦合產(chǎn)生的振動和不同工況下混合動力系統(tǒng)的振動特性,研制了混合動力系統(tǒng)振動特性實驗臺,為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和振動控制提供依據(jù)。

[8-12]

1　混合動力系統(tǒng)實驗臺

混合動力系統(tǒng)有3種連接模式:串聯(lián)式、并聯(lián)式和混合式。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中,發(fā)動機輸出的機械能由發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能,電能輸送到電動機,由電動機產(chǎn)生驅(qū)動力矩驅(qū)動負(fù)載工作。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“八六三”計劃)資助項目(2010AA044401);教育部科學(xué)技術(shù)研究重點項目(212123);湖南省

(;((388號)::

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