针对液压挖掘机回转制动能量回收策略的研究

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1、液压气动与密封／2015年第09期doi：l0．39694．issn．1008-0813．2015．09．023液压挖掘机回转制动能量回收策略的研究刘薇，贾跃虎，丁小宁，程旭华(太原科技大学机械工程学院，山西太原030024)摘要：回转系统能量损耗大、具有很大的回收潜力，为了提高挖掘机的节能性，本文提出了基于马达电机组和液压蓄能器两种回收方式复合回收的能量回收策略，并将蓄能器回收的能量储存在超级电容中进行再利用。采用AMESim仿真软件对回转制动能量回收过程进行了仿真分析。仿真结果表明，基于液压蓄能器与超级电容的复

2、合回收方案可行，在制动时可以完成能量回收，可以有效提高系统的回收效率。关键词：液压挖掘机；回转制动系统；AMESim中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1008—0813(2015)09—0072—03ResearchonSwingBrakingEnergyRecoveringStrategyofHydraulicexcavatorLIUWeLJIAYue--hu,DINGXiao·-ning,CHENGXu·-hua(CollegeofMechanicalEngineering，TaiyuanUnive

3、rsityofScienceandTechnology,Taiyuan030024，China)Abstract：Theslewinghydraulicsystemhaslargeenergylossandlargepotentialofenergyrecovery．Inordertoimprovetheenergysavingofexcavator,thearticleproposesaenergyrecoverymethodforswingregenerativebrakingstrategy,thesyste

4、mrecoverenergybybothmo·torgroupandhydraulicaccumulatoratthesametime，andstoretheenergyrecoveredbyaccumulatorinSupercapacitor,thehydraulicsimu—lationmodelofthesystemwasbasedbyAMESim，simulationresultindicatedthatthesystemrecoverenergybybothSupercapacitorandhydrau

5、licaccumulatorisfeasible．Thesystemcancompletetheenergyrecoveryefectively,andimprovetherecoveryefficiencyofthesys·tern．Keywords：hydraulicexcavator；swingregenerativebrakingsystem；AmesimO引言超级电容是一种新型储能单元，它的充电方式较为简单，控制相对容易。随着超级电容技术的发展，超液压挖掘机是国家建设中典型、高效的工程机械级电容的成本不断

6、下降，因此超级电容具有很好的发设备，目前在交通运输、水利工程、矿山开采及电力等展前景。但是以超级电容作为储能元件，马达电机组领域都有广泛的应用。然而，液压挖掘机的工况复杂，的动态响应慢，发电机频繁的启动和停止会影响系统工作条件恶劣，能量损耗大，因此，研究液压挖掘机的的稳定性，影响挖掘机的使用寿命。节能降排技术有利于是推动挖掘机发展。因此，本文提出了基于马达电机组和液压蓄能器液压挖掘机回转制动力矩大，回转动作频繁，在一两种回收方式复合回收的能量回收策略。这种回收方个作业周期内，回转运动时间约占总时间的55％，能量案克

7、服了马达电机组动态响应性慢的缺点，同时液压的消耗约占系统的35％，发热量约占系统的40％。为蓄能器能够吸收制动过程中产生的冲击，该系统在动了解决这一问题，国内外在挖掘机回转液压系统的制作调整时不会产生由于能量回收模式频繁启动造成的动能量回收方面做了一定的研究，一般是以电容或蓄能量损耗。能器作为储能元件，对回转系统进行能量回收再利用。采用液压蓄能器作为储能装置，使用寿命长，成本1能量回收系统工作原理低，不需要进行能量的转换，与挖掘机瞬间需求大功率在传统的液压挖掘机中回转制动时，由于液压挖的工况相匹配。但其比能量低，同

8、等能量情况下需要掘机的回转平台质量大，惯性大，在回转系统减速或制占很大空间，而且蓄能器的工作压力主要是由初始压动过程中会释放出大量的能量。这部分能量最终消耗力和容积决定的，在工作过程中无法调节，这些都很大在溢流阀阀口上，转换为热能造成系统发热，导致能量程度上限制了该方式在液压挖掘机上的广泛应用。损耗。为了解决能量损失问题，本文设计了以下回转制动能量回收系统，