基于变转速控制电动挖掘机正流量系统研究

发布时间：2020-07-01 06:37

【摘要】：传统发动机驱动液压挖掘机存在能耗高、排放差以及噪声大等问题。而随着资源的逐渐匮乏以及节能减排、绿色环保理念的不断发展,使用新能源取代传统发动机成为热门的研究方向。目前,纯电驱动技术在改善汽车排放和能效方面体现出一定的优势,但由于挖掘机的结构和工况方面有着本质的区别,针对挖掘机的电动化需要重新进行设计。现有的电动挖掘机主要是使用动力电机取代发动机,实现了零排放,但是没有发挥出动力电机调速性能好的优势,且液压系统的能量损害依然很大,因此,结合挖掘机系统和工况特点,充分利用动力电机的优势,将有利于提高能源利用率和系统操控性,对电动挖掘机的发展具有重要的意义。传统电动挖掘机多采用定转速定排量和定转速变排量的节流调速系统,实现对挖掘机执行器的运动控制,其中,定转速定排量系统无法实现液压泵与执行器之间的流量匹配,造成大量溢流损失。而定转速变量泵在工作的过程中通过改变变量泵的排量实现泵-负载流量的匹配,进而控制执行器的运动。变量泵存在效率低、调速范围小的缺点,尤其是排量低时,变量泵的效率会大大降低。因此,论文针对以上电动挖掘机能耗高的情况,以某1.5吨挖掘机节能系统为研究对象,通过对传统液压挖掘机系统的分析,提出了一种基于变转速的正流量节能控制系统方案。结合该1.5吨挖掘机的相关参数,通过理论分析计算,对关键元件进行参数设计。论文研究了挖掘机多路阀的流量控制特性,提出了一种基于手柄输出信号的执行器流量预估方法,结合动力电机良好调速性能的特点,提出了基于变转速的电动挖掘机正流量系统的控制策略。根据对执行器运行所需流量的估算,通过改变动力电机的转速,来改变定量泵的输出流量,进而实现液压泵与执行器之间的流量匹配,以减少溢流损耗带来的能量损失,降低系统能耗。论文进一步分析了动力电机超载运行倍数与安全运行时间的关系,利用动力电机超载运行能力强的特点,针对某1.5吨挖掘机运行时负载波动大的工况特点,提出了基于超载恒功率运行策略。在负载突增时,电机在一定的超载功率下恒功率运行,电机转速随着负载增大而降低,输出更大的扭矩来克服负载。通过对超载时间的限制,对恒功率点进行修正,确保系统运行的操控性和安全性。建立基于AMESim仿真模型对恒功率控制策略进行仿真研究,验证了该方案的可行性。基于某1.5吨挖掘机,设计并搭建了试验平台,对基于变转速定排量正流量系统的流量匹配模式和恒功率模式进行试验研究,并设置了与传统定转速定排量节流调速控制系统的对比试验研究。通过试验结果的对比分析发现,在该正流量系统运行中,可以实现节能35.2%,在恒功率模式的运行中,可以实现节能33%,验证了方案的操控性和节能性
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621
【图文】：

SK80H混合动力挖掘机

力士德SC230.8混合动力挖掘机

【参考文献】

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本文编号：2736412