發(fā)布時間：2021-04-12 16:58

  目前,液壓挖掘機節(jié)能研究主要體現(xiàn)在：提高柴油發(fā)動機、液壓元件性能,改進液壓系統(tǒng)和改善柴油發(fā)動機-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,但由于液壓挖掘機負載變化頻繁、波動較大,柴油發(fā)動機常常工作在高速小負荷工況,燃油消耗較高,所以為了改善小負荷時柴油發(fā)動機的經(jīng)濟性,減少液壓挖掘機整機燃油消耗,提出在液壓挖掘機中采用柴油發(fā)動機停缸控制的能量管理思想。 論文分析了液壓挖掘機的基本組成和工況特點,概述了試驗樣機YC60型挖掘機的主要技術(shù)參數(shù),闡述了樣機采用的恒功率泵的工作原理。由于試驗樣機液壓系統(tǒng)采用LUDV系統(tǒng),其壓力補償閥在多路閥后端,當(dāng)系統(tǒng)流量飽和時,液壓泵的供油量不能滿足多執(zhí)行元件需要時,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口面積的大小,故結(jié)合樣機多路閥、液壓泵、液壓執(zhí)行元件的相關(guān)參數(shù),建立了YC60挖掘機液壓系統(tǒng)仿真模型。分析了柴油發(fā)動機速度特性、負荷特性、調(diào)速特性,明確了柴油發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性的主要指標(biāo)以及克服外負載的能力。由于采用微分方程建立的柴油發(fā)動機數(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軟件進行了建模,利用IFP-Engine元件庫,建立準(zhǔn)確的柴油發(fā)動機模型,通過設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),對柴油發(fā)動機的相關(guān)性能進行了仿真分析。 液壓挖掘機工作過程中得各工作裝置的運動學(xué)分析和狀態(tài)辨識是挖掘機工作分析的重要組成部分,有效地辨識判斷整機的工作狀態(tài)與負載,是實現(xiàn)液壓挖掘機的柴油發(fā)動機停缸優(yōu)化柴油發(fā)動機工作區(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工作狀態(tài)的辨識。目前液壓挖掘機工況及負載的判斷的方法有兩種：一種是通過圖像處理技術(shù)辨識挖掘機開挖工況的外形及特征,另一種是對挖掘機液壓系統(tǒng)的壓力值處理來判斷負載。采用圖像處理技術(shù)缺少了挖掘機鏟斗與工作介質(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的各工作裝置的位姿與液壓系統(tǒng)的壓力相結(jié)合,對挖掘機的工作狀態(tài)進行辨識,即通過挖掘機回轉(zhuǎn)馬達、鏟斗油缸、斗桿油缸、動臂油缸各腔安裝壓力傳感器,檢測挖掘時各腔壓力來判斷挖掘機的負載大小,同時在三個油缸處安裝位移傳感器,檢測各油缸活塞位移實現(xiàn)對工作裝置運動軌跡跟蹤。 對于目前在液壓挖掘機上液壓泵—柴油發(fā)動機匹配的節(jié)能方案所存在的在挖掘機小負荷時柴油發(fā)動機處于高轉(zhuǎn)速、小負荷工況遠離其最佳經(jīng)濟區(qū)域,所造成的油耗較高的問題,本課題采用了柴油發(fā)動機停缸節(jié)油技術(shù),通過對挖掘機在一個工作循環(huán)內(nèi)的能量消耗的理論分析,同時結(jié)合柴油發(fā)動機全部氣缸工作和柴油發(fā)動機1缸斷油停缸工作時的萬有特性曲線,明確了在液壓挖掘機上采用柴油發(fā)動機停缸技術(shù)的節(jié)油機理,根據(jù)柴油發(fā)動機停缸節(jié)油機理和挖掘機工作循環(huán)的能量消耗、動力系統(tǒng)各參數(shù)的變化規(guī)律,提出基于整機狀態(tài)辨識的柴油發(fā)動機停缸節(jié)油控制策略。 在挖掘機停缸動力系統(tǒng)具體控制策略的基礎(chǔ)上,針對挖掘機動臂下降、空載回轉(zhuǎn)等工況,對挖掘機的動力性、經(jīng)濟性進行對比試驗和分析。液壓挖掘機在實際工作中,常會出現(xiàn)挖掘機短時停止工作但柴油發(fā)動機不停車的狀態(tài),為降低此種狀態(tài)時整機的燃油消耗,采用液壓挖掘機自動怠速技術(shù),但怠速工作時柴油發(fā)動機的燃油消耗并不向外做功,所以盡量減少怠速時燃油消耗,所以在研究內(nèi)容中針對液壓挖掘機柴油發(fā)動機怠速工作時燃油消耗的問題,進行了怠速停缸經(jīng)濟性試驗。針對挖掘機回轉(zhuǎn)過程工作循環(huán)時間長、能量消耗大的特點,以回轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量為出發(fā)點對挖掘機回轉(zhuǎn)過程進行試驗研究和分析,并在挖掘機滿載、小轉(zhuǎn)動慣量回轉(zhuǎn)時,柴油發(fā)動機采用停缸技術(shù)后,進行整機經(jīng)濟性試驗。試驗結(jié)果表明：采用柴油發(fā)動機停缸節(jié)油技術(shù),有利于使柴油發(fā)動機在部分負荷時接近高效率區(qū),在滿足整機動力性的前提下,燃油消耗量下降。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU621

【參考文獻】

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1 付永領(lǐng);張衛(wèi)衛(wèi);紀(jì)友哲;;電機泵閥作動系統(tǒng)的分級壓力控制及效率分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2011年12期

2 董玉剛;張承寧;孫逢春;吳靜波;;履帶式混合動力車輛發(fā)動機-發(fā)電機組控制策略研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2010年04期

3 賀新;王岐東;葉身斌;;汽車油耗的測量與計算研究及其進展[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年01期

4 俞曉璇;常思勤;;基于電磁驅(qū)動氣門的發(fā)動機停缸技術(shù)研究[J];車用發(fā)動機;2011年02期

5 王鵬宇;張俊;戴群亮;成凱;楊勝清;;混合動力挖掘機節(jié)能機理分析[J];工程機械;2011年02期

6 李武;崔毅;潘國遠;;液壓挖掘機分工況控制中泵-發(fā)動機的匹配[J];裝備制造技術(shù);2008年08期

本文編號：1865390