【摘要】：面對環(huán)境和能源問題,能量回收以節(jié)能減排等優(yōu)點獲得廣泛關注。論文重點針對挖掘機動臂以集成型液壓發(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)在工程機械應用的背景以及國內(nèi)外發(fā)展狀況,分析了各種能量回收方式的優(yōu)缺點。確定采用集成式的方案并通過功率轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)實現(xiàn)能量回收達到最大值。(2)運用仿真分析挖掘機各執(zhí)行機構(gòu)可回收能量。為了便于分析,定義了一個40s的標準工況。建立了標準工況下的AMEsim仿真模型,獲取了各執(zhí)行機構(gòu)可回收能量以及所占的比例,確定了以挖掘機動臂機構(gòu)為能量回收研究對象。(3)建立了液壓發(fā)電單元的集成化設計方法。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缸體表面構(gòu)成復合型轉(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計模型并在此基礎上完成了原理樣機的參數(shù)設計與優(yōu)化,加工了原理樣機;搭建了集成型液壓發(fā)電單元測試試驗臺并測試了不同工況下的原理樣機性能。(4)確定了通過三相整流和降壓斬波對集成型液壓發(fā)電單元入口壓力進行跟蹤來實現(xiàn)能量最大化。建立了整個能量回收系統(tǒng),并對集成型液壓發(fā)單單元進行了動力學數(shù)學模型的建立;通過對整個能量回收系統(tǒng)進行建模發(fā)現(xiàn),當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時,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系,且入口壓力跟轉(zhuǎn)速有關。(5)對能量回收系統(tǒng)進行了Simulink仿真分析和試驗分析。確定了模擬加載方案;對降壓斬波電路進行了設計,并通過試驗確定了降壓斬波電路的可行性;對模擬加載能量回收系統(tǒng)進行了Simulink靜態(tài)仿真、動態(tài)仿真和壓力跟蹤仿真;最后對模擬加載能量回收系統(tǒng)進行了靜態(tài)試驗,試驗結(jié)果與仿真基本一致,驗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)化方法不僅對挖掘機以及工程機械有一定的理論和實際意義,還可以為液壓傳動的風力發(fā)電、波浪發(fā)電等應用場合提供一定的參考。
【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時間 (s)圖 2.14 斗桿液壓缸可回收功率過以上分析，得到一個標準工況下，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，對斗可回收壓力和可回收流量的乘積進行積分即可求得一個標準工況下，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.對圖 2.14 曲線進行積分即為斗桿液壓缸在一個標準回收能量，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
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU621

【參考文獻】

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本文編號：2657714