隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和日益增加的基礎(chǔ)建設(shè)需求,使液壓挖掘機(jī)的銷量持續(xù)的增長。液壓挖掘機(jī)采用的液壓系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)能量效率較低,具有較大的節(jié)能潛力。而回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在挖掘機(jī)工作過程中需要頻繁地啟制動(dòng)來配合完成挖掘作業(yè),因此開展回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析及其節(jié)能研究,對(duì)降低系統(tǒng)能耗和提高使用經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義。本論文以負(fù)流量控制的70噸液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)為研究背景,主要分析了回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及能量損失,并對(duì)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能研究。主要工作內(nèi)容如下:（1）負(fù)流量控制回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)分析和回轉(zhuǎn)節(jié)能液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。闡述了傳統(tǒng)大型液壓挖掘機(jī)負(fù)流量控制回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理,分析其能量損失形式。根據(jù)節(jié)能液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,針對(duì)系統(tǒng)的能量損失,提出了利用蓄能器回收制動(dòng)能量和負(fù)載口獨(dú)立調(diào)節(jié)相結(jié)合的回轉(zhuǎn)節(jié)能液壓系統(tǒng)方案。（2）回轉(zhuǎn)系統(tǒng)負(fù)載特性及負(fù)流量控制回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)能耗仿真分析。利用Pro.E搭建了挖掘機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的三維模型,在ADAMS軟件中分析位置變化對(duì)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響,得出滿載工況下的最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。在AMESim軟件中搭建負(fù)流量控制的回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)仿真模型,分析轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和液壓馬達(dá)排量對(duì)回轉(zhuǎn)啟制動(dòng)特性... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

挖掘機(jī)銷量總數(shù)及趨勢(shì)

碩士學(xué)位論文2回轉(zhuǎn)是挖掘機(jī)在工作過程中出現(xiàn)較頻繁的動(dòng)作，其工作時(shí)間約占液壓挖掘機(jī)整個(gè)工作循環(huán)的50%以上，能量消耗占25%~40%，發(fā)熱量占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30%~40%[14-17]。在大型液壓挖掘機(jī)一個(gè)典型工作周期中，動(dòng)臂、斗桿、鏟斗和回轉(zhuǎn)液壓回路的能耗情況如圖1-2所示。與中小型挖掘機(jī)不同，大型液壓挖掘機(jī)的上車重量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都較大，在運(yùn)動(dòng)過程中其重心及上車部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量會(huì)發(fā)生較大變化，其回轉(zhuǎn)系統(tǒng)具有時(shí)變大慣量特性，因此開展回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究對(duì)提升挖掘機(jī)的裝載效率、節(jié)能性和操控性會(huì)產(chǎn)生重大的影響[18,19]。圖1-2液壓挖掘機(jī)各執(zhí)行元件所占能耗比Figure1-2EnergyConsumptionratioofeachactuatorofthehydraulicexcavator傳統(tǒng)的節(jié)能方法如通過發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)、液壓元件和液壓系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓系統(tǒng)功率匹配節(jié)能技術(shù)等取得了良好的節(jié)能效果，這些節(jié)能技術(shù)比較成熟，在國內(nèi)外品牌挖掘機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用。但通過傳統(tǒng)節(jié)能方法進(jìn)一步提高節(jié)能效果的成本和技術(shù)難度越來越大。而振動(dòng)削掘技術(shù)[20,21]、負(fù)載口獨(dú)立控制技術(shù)[22-24]和二次調(diào)節(jié)傳動(dòng)技術(shù)[25-27]等新型節(jié)能技術(shù)因?yàn)槔碚摶驊?yīng)用不成熟，現(xiàn)還難以在挖掘機(jī)上得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。另一方面挖掘機(jī)本體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、慣量大，工作過程具有強(qiáng)周期性，其勢(shì)能和動(dòng)能的利用率較低，造成能量浪費(fèi)的情況還未得到很好的解決。本課題開展70噸大型液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)研究，通過對(duì)其工作裝置及液壓系統(tǒng)進(jìn)行的仿真分析，掌握液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)工作過程的特點(diǎn)，并研究回轉(zhuǎn)啟動(dòng)和制動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性。在不改變回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平穩(wěn)性和操控性的要求下，建立新型節(jié)能液壓系統(tǒng)，并通過仿真分析該新型節(jié)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及節(jié)能效果，為實(shí)際的工程研究及應(yīng)用提供理論基矗1.2挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)能

1緒論3示，通過各環(huán)節(jié)利用率可發(fā)現(xiàn)從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量僅有20%左右輸出給負(fù)載，因此如何降低能耗成為伴隨挖掘機(jī)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品推廣的重要課題。損失的能量在傳輸環(huán)節(jié)中以熱能的形式表現(xiàn)出來，過高的油溫會(huì)帶來系統(tǒng)密封效果變差、導(dǎo)致液壓系統(tǒng)失效、降低油液粘度和加速運(yùn)動(dòng)部件磨損等問題[29]。圖1-3液壓式挖掘機(jī)能量傳遞圖Figure1-3Energytransferdiagramofhydraulicexcavator（1）元件效率損失目前大型液壓挖掘機(jī)大多是利用三位六通換向閥控制液壓系統(tǒng)的換向和流量，這種液壓閥在液壓系統(tǒng)中可以簡化地看作一個(gè)旁路節(jié)流系統(tǒng)，它的損失包括空流損失及節(jié)流損失[30]。當(dāng)執(zhí)行元器件或外負(fù)載的慣性較大時(shí)，油液在高壓作用下將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，使系統(tǒng)油液升溫，由于挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)負(fù)載慣性大且換向頻繁，因此其換向制動(dòng)而產(chǎn)生的熱損耗是非常大的。（2）溢流損失當(dāng)液壓系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，如果負(fù)載過大，此時(shí)液壓馬達(dá)的工作壓力大于溢流閥的開啟壓力，則液壓油通過溢流閥回到油箱。液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，使得回轉(zhuǎn)馬達(dá)不能充分的吸收利用液壓泵輸出的流量，而多出的流量需要通過平衡閥進(jìn)行溢流，造成能量損失[31]；回轉(zhuǎn)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)，多路閥處于中位，需要通過補(bǔ)油閥使馬達(dá)兩端壓力平衡達(dá)到制動(dòng)效果，此時(shí)產(chǎn)生一定的溢流損失。（3）其他損失發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)由于高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)有一定的摩擦，摩擦產(chǎn)生的熱量不能得到應(yīng)用，在一定程度上發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量一部分由摩擦產(chǎn)生的熱量消耗[32]。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的輔助元件也會(huì)造成一部分的能量損失，輔助元件主要指各種管路及管接頭等。液壓系統(tǒng)的管路布置較多，在工作時(shí)會(huì)損失一部分的能量，并且液壓泵輸出的流量并不能全部得到應(yīng)用，這樣也會(huì)造成一部分能量的損失。1

【參考文獻(xiàn)】：
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