發(fā)布時(shí)間：2021-04-12 16:58

  目前,液壓挖掘機(jī)節(jié)能研究主要體現(xiàn)在：提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓元件性能,改進(jìn)液壓系統(tǒng)和改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)-液壓系統(tǒng)-執(zhí)行器的功率匹配,以上措施具有一定的節(jié)能效果,但由于液壓挖掘機(jī)負(fù)載變化頻繁、波動(dòng)較大,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)常常工作在高速小負(fù)荷工況,燃油消耗較高,所以為了改善小負(fù)荷時(shí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,減少液壓挖掘機(jī)整機(jī)燃油消耗,提出在液壓挖掘機(jī)中采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸控制的能量管理思想。 論文分析了液壓挖掘機(jī)的基本組成和工況特點(diǎn),概述了試驗(yàn)樣機(jī)YC60型挖掘機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),闡述了樣機(jī)采用的恒功率泵的工作原理。由于試驗(yàn)樣機(jī)液壓系統(tǒng)采用LUDV系統(tǒng),其壓力補(bǔ)償閥在多路閥后端,當(dāng)系統(tǒng)流量飽和時(shí),液壓泵的供油量不能滿足多執(zhí)行元件需要時(shí),各節(jié)流孔前后壓差相應(yīng)減小,使得壓差仍然相等,各執(zhí)行元件的流量仍取決于閥開(kāi)口面積的大小,故結(jié)合樣機(jī)多路閥、液壓泵、液壓執(zhí)行元件的相關(guān)參數(shù),建立了YC60挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)仿真模型。分析了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性、負(fù)荷特性、調(diào)速特性,明確了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)以及克服外負(fù)載的能力。由于采用微分方程建立的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型,仿真精度較高,但工作量大,結(jié)果分析困難,所以在本課題巾利用AMESim軟件進(jìn)行了建模,利用IFP-Engine元件庫(kù),建立準(zhǔn)確的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)模型,通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)性能進(jìn)行了仿真分析。 液壓挖掘機(jī)工作過(guò)程中得各工作裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和狀態(tài)辨識(shí)是挖掘機(jī)工作分析的重要組成部分,有效地辨識(shí)判斷整機(jī)的工作狀態(tài)與負(fù)載,是實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸優(yōu)化柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域的重要前提,因此本課題的任務(wù)之一是完成液壓挖掘機(jī)工作狀態(tài)的辨識(shí)。目前液壓挖掘機(jī)工況及負(fù)載的判斷的方法有兩種：一種是通過(guò)圖像處理技術(shù)辨識(shí)挖掘機(jī)開(kāi)挖工況的外形及特征,另一種是對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力值處理來(lái)判斷負(fù)載。采用圖像處理技術(shù)缺少了挖掘機(jī)鏟斗與工作介質(zhì)之間的作用關(guān)系的有效判斷,而采用液壓系統(tǒng)壓力值缺少了工作裝置位姿的有效數(shù)據(jù)。在挖掘機(jī)同樣的位姿狀態(tài)下,由于挖掘?qū)ο蟮牟煌踔量赡苁强蛰d,液壓系統(tǒng)的壓力值是不同的。因此本課題將液壓挖掘機(jī)的各工作裝置的位姿與液壓系統(tǒng)的壓力相結(jié)合,對(duì)挖掘機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行辨識(shí),即通過(guò)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)馬達(dá)、鏟斗油缸、斗桿油缸、動(dòng)臂油缸各腔安裝壓力傳感器,檢測(cè)挖掘時(shí)各腔壓力來(lái)判斷挖掘機(jī)的負(fù)載大小,同時(shí)在三個(gè)油缸處安裝位移傳感器,檢測(cè)各油缸活塞位移實(shí)現(xiàn)對(duì)工作裝置運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤。 對(duì)于目前在液壓挖掘機(jī)上液壓泵—柴油發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的節(jié)能方案所存在的在挖掘機(jī)小負(fù)荷時(shí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速、小負(fù)荷工況遠(yuǎn)離其最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)域,所造成的油耗較高的問(wèn)題,本課題采用了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸節(jié)油技術(shù),通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的能量消耗的理論分析,同時(shí)結(jié)合柴油發(fā)動(dòng)機(jī)全部氣缸工作和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1缸斷油停缸工作時(shí)的萬(wàn)有特性曲線,明確了在液壓挖掘機(jī)上采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)的節(jié)油機(jī)理,根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸節(jié)油機(jī)理和挖掘機(jī)工作循環(huán)的能量消耗、動(dòng)力系統(tǒng)各參數(shù)的變化規(guī)律,提出基于整機(jī)狀態(tài)辨識(shí)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸節(jié)油控制策略。 在挖掘機(jī)停缸動(dòng)力系統(tǒng)具體控制策略的基礎(chǔ)上,針對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)臂下降、空載回轉(zhuǎn)等工況,對(duì)挖掘機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)和分析。液壓挖掘機(jī)在實(shí)際工作中,常會(huì)出現(xiàn)挖掘機(jī)短時(shí)停止工作但柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不停車(chē)的狀態(tài),為降低此種狀態(tài)時(shí)整機(jī)的燃油消耗,采用液壓挖掘機(jī)自動(dòng)怠速技術(shù),但怠速工作時(shí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗并不向外做功,所以盡量減少怠速時(shí)燃油消耗,所以在研究?jī)?nèi)容中針對(duì)液壓挖掘機(jī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工作時(shí)燃油消耗的問(wèn)題,進(jìn)行了怠速停缸經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。針對(duì)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)過(guò)程工作循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)、能量消耗大的特點(diǎn),以回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為出發(fā)點(diǎn)對(duì)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)研究和分析,并在挖掘機(jī)滿載、小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量回轉(zhuǎn)時(shí),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)采用停缸技術(shù)后,進(jìn)行整機(jī)經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)停缸節(jié)油技術(shù),有利于使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)接近高效率區(qū),在滿足整機(jī)動(dòng)力性的前提下,燃油消耗量下降。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TU621

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1865390