基于混合动力的轮胎压路机节能技术研究

发布时间：2017-08-31 03:23

  本文关键词：基于混合动力的轮胎压路机节能技术研究

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【摘要】：轮胎压路机是通过特制的充气轮胎,利用机械自重的静作用力及轮胎的弹性变形产生揉搓作用压实铺层材料的压实机械。近年来,随着道路施工质量要求的不断提高,尤其是表层质量要求的提高,全液压轮胎压路机以其良好的面层压实性能得到了越来越广泛的关注和应用。压实作业中,频繁的起步停车使路面产生推移、拥包及压实不均匀等问题,严重影响了作业质量。由于起步停车过程与稳定压实过程两者间的功率需求差异较大,这就造成了压路机普遍存在着发动机功率利用率低,燃油消耗高等问题。为有效解决上述问题,改善系统动态特性,有效实现节能减排,本文对液压混合动力技术在轮胎压路机的应用进行了探讨。论文采用以理论分析为指导,样机试验与仿真分析相结合的技术研究方法。本文以某26t全液压轮胎压路机为试验样机,分析了轮胎压路机起步停车过程中的动态特性。试验结果表明轮胎压路机起步加速所需能量均大于停车回收能量,而且差值稳定,使用蓄能器对停车制动过程中的能量进行回收用于补偿起步加速中发动机提供的能量,以此来降低发动机的装机功率,使发动机工作保持在高效区,提高燃油经济性和整机的动力性。根据轮胎压路机的工作特性,初步选定了适用于轮胎压路机的并联式液压混合动力系统。结合各关键动力元件的工作特性,提出了液压混合动力系统的设计原则,并对动力元件进行了参数匹配,从而使液压混合动力系统在满足轮胎压路机正常工作的前提下,充分发挥各个元件的最佳性能,达到提高系统作业效率和降低成本的目的。针对液压储能系统和压路机工作特点,以整机的工作模式为出发点,设计了并联式液压混合动力轮胎压路机再生制动控制策略、能量控制策略和不同工作模式之间的切换条件,从而达到降低发动机的燃油消耗实现节能减排的目标。运用AMESim软件对轮胎压路机行走液压系统进行了仿真建模,通过对比分析仿真和试验结果,验证了数值模型的正确性。在原液压系统的基础上,以控制策略为基础,建立了液压混合动力系统的模型,仿真分析结果验证了液压混合动力技术在轮胎压路机上应用的可行性,在行驶速度为Ⅰ档(行驶速度7 km/h)情况下节油可达到18%,节能效果显著。
【关键词】：轮胎压路机 液压混合动力系统 参数匹配 控制策略 AMESim
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U415.521
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究意义9-10
• 1.2 混合动力轮胎压路机节能研究现状10-16
• 1.2.1 混合动力系统介绍10-13
• 1.2.2 混合动力系统在汽车领域的应用概况13-14
• 1.2.3 混合动力系统在工程机械领域的应用概述14-15
• 1.2.4 混合动力系统在压路机的应用概况15-16
• 1.3 课题的提出和研究方法与内容16-17
• 第二章 轮胎压路机混合动力系统方案选取17-31
• 2.1 轮胎压路机动态特性分析17-24
• 2.1.1 负荷特性分析17-20
• 2.1.2 能量特性分析20-24
• 2.2 液压混合动力系统结构分析及选型24-29
• 2.2.1 串联式驱动系统24-25
• 2.2.2 并联式驱动系统25-26
• 2.2.3 混联式驱动系统26-27
• 2.2.4 轮胎压路机液压混合动力模式选取27-29
• 2.3 本章小结29-31
• 第三章 轮胎压路机液压混合动力系统参数匹配31-45
• 3.1 液压混合动力系统匹配原则31
• 3.2 发动机参数分析与匹配31-33
• 3.3 蓄能器参数匹配33-40
• 3.3.1 蓄能器的压力36
• 3.3.2 蓄能器能量特性分析36-37
• 3.3.3 蓄能器的参数匹配37-40
• 3.4 扭矩耦合器参数匹配40
• 3.5 二次元件参数匹配40-43
• 3.5.1 二次元件的工作特性40-42
• 3.5.2 二次元件的参数匹配42-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 压路机并联式液压混合动力系统控制策略研究45-55
• 4.1 轮胎压路机及液压混合动力系统的分析45-47
• 4.2 轮胎压路机液压混合动力系统的控制策略47-50
• 4.2.1 液压混合动力系统控制策略概况47-50
• 4.3 二次元件调节系统的控制50-52
• 4.4 能量控制策略的探讨52-54
• 4.4.1 制动回收策略53
• 4.4.2 制动回收力分布规则53-54
• 4.4.3 能量再利用策略54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 并联式液压混合动力系统建模与仿真分析55-65
• 5.1 轮胎压路机原始模型的建立55-58
• 5.2 轮胎压路机仿真模型的验证58-60
• 5.3 并联式液压混合动力系统模型的建立60-62
• 5.4 液压混合动力系统和原始系统的对比分析62-64
• 5.4.1 液压混合动力系统验证62-63
• 5.4.2 动态特性对比63
• 5.4.3 发动机工作特性的对比63-64
• 5.4.4 燃油经济性对比64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论与展望65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果71-73
• 致谢73

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本文编号：763186