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《混合动力液压挖掘机多泵驱动系统节能效果的仿真评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第39卷2008年2月工程机械ContendingArea争鸣园混合动力液压挖掘机多泵驱动系统地节能效果的仿真评价中国石油大学(华东)张彦廷山东胜利职业学院雷西娟浙江大学流体传动与控制国家重点实验室王庆丰肖清"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!摘要:由于液压挖掘机用量大、油耗高、排放差,其节能和排放问题已受到业界的广泛关注。为了降!!低液压挖掘机的燃油消耗,提高尾气排放质量,在现有的常规液压挖掘机系统的基础上引入了混合动力!!!技术和多泵多回路驱动等节能措施,设计了多种节能方案;针对各种方案利用MATLAB系统建立了相应!!!的整机仿真模型,在一个
2、标准挖掘周期内对燃油发动机的油耗和装机功率等关键参数进行了仿真计算。!!研究结果表明,采用混合动力驱动可以保证燃油发动机工作在高效区内,使燃油燃烧充分,提高了其燃油!!!!利用率,降低了排放;但单纯地采用混合动力驱动,由于能量转化环节多、损耗大,致使节能效果不明显;!!多泵多回路系统可以有效地降低液压系统的压力补偿损失,提高液压系统的工作效率;两种节能方案相!!!互结合,可以获得较好的节能效果和排放质量。进一步研究表明,采用并联式混合动力技术和电动机驱动!!!"回转!的!三!泵!驱!动方!案!可!以!获!得较!好!的!节!能!效果!。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"关键词:液压挖掘
3、机混合动力技术节能多泵驱动仿真近年来,随着世界范围内工业技术的发展,能1混合动力液压挖掘机源短缺和环境污染问题日趋严重。液压挖掘机多采用柴油机—液压系统—多执行器驱动方案,耗油混合动力是指通过不同动力源的联合工作,使高、排放差,其节能和排放问题已受到业界的广泛其充分发挥各自的优越性以提高能量的利用率。在关注。液压挖掘机领域,混合动力是指燃油发动机和电动研究表明,由于负载变化比较频繁、波动比较机的联合驱动,主要有串联式和并联式两种形式。其大,使得柴油机大多数时间工作在非高效区内,燃料系统原理如图1所示。[1]的利用率低下,排放质量较差。因此,改善柴油机的串联式混合动力系统中燃油发动机输出的机械工
4、作状况是提高整体系统效率和改善排放质量的一能全部用来驱动发电机发电,经变频器整流成直流个关键问题。电储存在电池或电容当中。当系统需要动力驱动时,另外,用量最大的中小型液压挖掘机通常采用储存在电池中的直流电能经变频器逆变成设定频率双泵双回路驱动方案,每一台液压泵都要驱动多个的三相交流电,用来驱动电动机M以一定转速带动执行元件。由于各执行元件负载的差异和负载敏感液压泵工作。系统的作用,使得液压泵的输出压力始终要高于最并联式混合动力系统中液压泵是由燃油发动机高负载压力,而对于低压负载则需要进行压力补偿,和发电/电动机联合驱动的:当液压泵所需的驱动并且由于执行元件负载的差异较大,这样就会产生功率较大时
5、,电池或电容向发电/电动机供电,协助较大的压力补偿损失。燃油发动机共同驱动液压泵;当液压泵所需的驱动采用混合动力技术和多泵多回路系统是降低上功率较小时,燃油发动机独自驱动液压泵,其剩余的[2-3]述两方面能量损耗的有效途径。输出功率驱动发电/电动机发电,电能储存在电容—53—ContendingArea工程机械第39卷2008年2月争机上采用了多泵多回路方案,通过对每个液压执行鸣元件采用单独液压泵供油,来降低系统压力补偿能园地量损耗。系统原理如图2所示。图1混合动力系统原理图图2四泵四回路驱动液压挖掘机系统或电池当中。在混合动力系统中,燃油发动机始终工作在高在液压挖掘机原四泵驱动仿真模型的基础
6、上建效区内,可以有效改善燃油经济性,降低尾气排放。立了并联式混合动力四泵四回路驱动液压挖掘机的为了考查混合动力系统的节能效果,以某20t仿真模型,并在工作状态基本相同的前提下进行了级液压挖掘机为蓝本,建立了液压挖掘机的整机仿仿真计算。仿真结果如表2所示。真模型,并在此基础上拓展了串联和并联式混合动表2四泵驱动混合动力液压挖掘机的仿真结果力系统,分别模拟一个标准挖掘工作周期的实际工四泵四回路况进行了系统仿真研究。仿真结果对比见表1。项目四泵系统系统表1混合动力系统仿真结果对比表耗油量/mL77.573.3串联混并联混耗油率(/g/(kW·h))228～553214.0项目原始系统合动力合动力发动
7、机峰值功率/kW101.559耗油量/mL103.5114.597.8发动机做功/MJ0.991.12耗油率/(g/(kW·h))236～553222.2217.9由表2可以看出,采用四泵系统可以有效地降发动机峰值功率/kW1078069低挖掘机的耗油量,但燃油发动机的峰值功率没有发动机做功/MJ1.21.61.38得到有效改善;引入并联式混合动力系统可以使燃表中耗油量是指在一个标准挖掘工作周期当
