【摘要】：面對(duì)環(huán)境和能源問題,能量回收以節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)獲得廣泛關(guān)注。論文重點(diǎn)針對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)臂以集成型液壓發(fā)電單元為核心元件構(gòu)成的能量回收系統(tǒng)展開研究。論文主要研究工作如下:(1)介紹了能量回收系統(tǒng)在工程機(jī)械應(yīng)用的背景以及國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,分析了各種能量回收方式的優(yōu)缺點(diǎn)。確定采用集成式的方案并通過功率轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)能量回收達(dá)到最大值。(2)運(yùn)用仿真分析挖掘機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)可回收能量。為了便于分析,定義了一個(gè)40s的標(biāo)準(zhǔn)工況。建立了標(biāo)準(zhǔn)工況下的AMEsim仿真模型,獲取了各執(zhí)行機(jī)構(gòu)可回收能量以及所占的比例,確定了以挖掘機(jī)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)為能量回收研究對(duì)象。(3)建立了液壓發(fā)電單元的集成化設(shè)計(jì)方法。分析了液壓發(fā)電單元集成化結(jié)構(gòu)的演變過程,提出了將Halbach永磁體列陣安裝于液壓馬達(dá)缸體表面構(gòu)成復(fù)合型轉(zhuǎn)子的新型結(jié)構(gòu)。根據(jù)集成化共性特征建立了功率匹配模型和電磁設(shè)計(jì)模型并在此基礎(chǔ)上完成了原理樣機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化,加工了原理樣機(jī);搭建了集成型液壓發(fā)電單元測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)并測(cè)試了不同工況下的原理樣機(jī)性能。(4)確定了通過三相整流和降壓斬波對(duì)集成型液壓發(fā)電單元入口壓力進(jìn)行跟蹤來實(shí)現(xiàn)能量最大化。建立了整個(gè)能量回收系統(tǒng),并對(duì)集成型液壓發(fā)單單元進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立;通過對(duì)整個(gè)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行建模發(fā)現(xiàn),當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí),集成型液壓發(fā)電單元的入口壓力跟占空比基本成線性關(guān)系,且入口壓力跟轉(zhuǎn)速有關(guān)。(5)對(duì)能量回收系統(tǒng)進(jìn)行了Simulink仿真分析和試驗(yàn)分析。確定了模擬加載方案;對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),并通過試驗(yàn)確定了降壓斬波電路的可行性;對(duì)模擬加載能量回收系統(tǒng)進(jìn)行了Simulink靜態(tài)仿真、動(dòng)態(tài)仿真和壓力跟蹤仿真;最后對(duì)模擬加載能量回收系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與仿真基本一致,驗(yàn)證了理論和仿真的正確性。論文中提出的集成型液壓發(fā)電單元結(jié)構(gòu)方案和基于流量-壓力跟蹤的能量回收優(yōu)化方法不僅對(duì)挖掘機(jī)以及工程機(jī)械有一定的理論和實(shí)際意義,還可以為液壓傳動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電、波浪發(fā)電等應(yīng)用場(chǎng)合提供一定的參考。
【圖文】：

圖 2.10 斗桿液壓缸仿真模型（部分）0 5 10 15 20 25 30 35 40 45050100可回收流量回收流量可L/min)(時(shí)間 (s)圖 2.11 斗桿液壓缸可回收流量活塞桿位移

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450時(shí)間 (s)圖 2.14 斗桿液壓缸可回收功率過以上分析，得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工況下，斗桿液壓缸可回收的壓力，如圖 2.14 所真分析已知斗桿液壓缸的可回收壓力和可回收流量，由式 2.7-2.12 可知，對(duì)斗可回收壓力和可回收流量的乘積進(jìn)行積分即可求得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工況下，斗桿液壓的能量。圖 2.14 為斗桿液壓缸可回收壓力與可回收流量的乘積即斗桿液壓缸可，其中峰值約為 23.53kW.對(duì)圖 2.14 曲線進(jìn)行積分即為斗桿液壓缸在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)回收能量，其可回收能量為：11529.1J。鏟斗液壓缸可回收壓力和流量于式 2.13-2.18 可知，，分析鏟斗液壓缸可回收能量。關(guān)鍵是求得鏟斗液壓缸可力和可回收的流量。如圖 2.15 所示，通過鏟斗液壓缸仿真模型（部分）可以輕斗液壓缸可回收的流量即 T 出油口流量。通過仿真結(jié)果提取，如圖 2.16 所示
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU621

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2657714