工程机械负载敏感型自动怠速系统

发布时间：2019-07-22 17:53

【摘要】：为提高工程机械的节能效果,针对纯电驱动工程机械提出了一种基于电动机调速和液压蓄能器的负载敏感型自动怠速控制系统,分析了新型自动怠速分段控制划分规则.考虑到系统节能效率和操控性能,充分利用液压蓄能器可以瞬时提供动力的特点,提出了具有负载压力适应的负载敏感型自动怠速分段控制策略,并基于所搭建的试验平台展开了系统操控性能和节能效率的试验研究.结果表明:所提出的新型自动怠速分段控制划分规则可行;取消自动怠速时的操控性能优于传统自动怠速控制;提出的系统的节能效率可以达到40%左右.
【图文】：

图１新型自动怠速系统结构原理图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｎｏｖｅｌａｕｔｏｍａｔｉｃｉｄｌｅｓｐｅｅｄ

在以下不足之处［１０－１９］：①发动机的转速动态响应较慢，一般自动怠速的转速不能太低；②取消自动怠速时，液压泵出口难以快速建立起克服负载所需压力，影响了系统的操控性．考虑到基于发动机转速控制的传统工程机械自动怠速控制的不足，本文针对纯电驱动工程机械提出一种基于动力电动机和液压蓄能器的负载敏感型自动怠速控制系统，分析新型自动怠速控制系统的结构和工况特点，，提出新型自动怠速系统的分段控制策略，并进行试验研究．１新型自动怠速系统工作原理１．１系统结构方案图１为新型自动怠速系统的结构方案，相对于传统的基于发动机转速控制的自动怠速控制系统，采用变频电动机代替发动机，同时液压泵出口通过电磁换向阀和液压蓄能器相连，并通过压力传感器检测出负载最大压力．主要工作原理为：自动怠速时，对液压蓄能器充油以提前建立起与克服最大负载相适应的压力，动力电动机的转速可降到整机能耗最低点，从而实现节能、减噪，同时又保证了取消自动怠速时，即使电动机的转速响应不足时，仍然可以依靠液压蓄能器的压力辅助液压泵快速建立起克服负载所需压力．图１新型自动怠速系统结构原理图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｎｏｖｅｌａｕｔｏｍａｔｉｃｉｄｌｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ１．２系统特点分析图２是实测永磁同步电动机的效率特性图．结合图１可以看出：（１）动力电动机工作在低速５００ｒ／ｍｉｎ时额定效率仍能达到９５％，而动力电动机工作在８００ｒ／ｍｉｎ以上的额定效率基本稳定在９６％～９８％，因此，在低速工作区动力电动机效率较高，且动力电动机调速范围较宽，动态响应快，噪声小和

图２动力电动机效率特性图Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｏｒ

蓄能器相连，并通过压力传感器检测出负载最大压力．主要工作原理为：自动怠速时，对液压蓄能器充油以提前建立起与克服最大负载相适应的压力，动力电动机的转速可降到整机能耗最低点，从而实现节能、减噪，同时又保证了取消自动怠速时，即使电动机的转速响应不足时，仍然可以依靠液压蓄能器的压力辅助液压泵快速建立起克服负载所需压力．图１新型自动怠速系统结构原理图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｎｏｖｅｌａｕｔｏｍａｔｉｃｉｄｌｅｓｐｅｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ１．２系统特点分析图２是实测永磁同步电动机的效率特性图．结合图１可以看出：（１）动力电动机工作在低速５００ｒ／ｍｉｎ时额定效率仍能达到９５％，而动力电动机工作在８００ｒ／ｍｉｎ以上的额定效率基本稳定在９６％～９８％，因此，在低速工作区动力电动机效率较高，且动力电动机调速范围较宽，动态响应快，噪声小和无污染．（２）液压泵出口处设置了一个液压蓄能器控制回路，液压蓄能器具有自适应负载压力的特点，取消自动怠速时作为辅助驱动单元．（３）多路阀中位回油增加了一组压力加载单元，保证基于负流量原理的多路阀处于中位时，切换液压泵通过多路阀的中位油路和油箱断开，保证液压泵对液压蓄能器进行充油．图２动力电动机效率特性图Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｏｒ１９３０上海交通大学学报第５０卷
【作者单位】：华侨大学电及自动化学院;浙江大学体动力与机电系统国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(51505160,51205140) 流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金(GZKF-201517) 福建省自然科学基金(2015J01206) 华侨大学中青年教师科研提升计划(ZQN-YX201);华侨大学研究生科研创新能力培育计划项目资助
【分类号】：TU603

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