针对挖掘机动臂在下落过程中单个蓄能器回收势能效率有限的问题,提出一种高低压双蓄能器切换的能量回收策略。基于能量回收原理,利用计算机仿真软件SimulitionX,根据工作装置的三维结构模型建立3D仿真模型和液压系统仿真模型。在此基础上研究挖掘机工作装置姿态对动臂势能回收效率的影响,对不同作业模式下蓄能器不同压力时的动臂伸缩过程进行模拟分析。最后调查统计了某工地挖掘机某段时间内的作业情况,并进行了计算分析。结果表明挖掘机在该作业情况下,使用3 MPa和5 MPa的高低压双蓄能器回收能量比使用3 MPa的低压蓄能器效率提升29.23%,比使用5 MPa的高压蓄能器效率提升9.06%。

挖掘机作为使用广泛的工程机械,存在动臂势能浪费大的问题,本文提出一种新型势能回收与再利用系统,该结构主要利用低压、中压、高压蓄能器进行重力势能回收与再利用。首先,分析其工作原理,建立挖掘机动臂液压缸和低压、中压、高压蓄能器能量数学模型,并在MATLAB/SIMULINK中建立动臂重力势能回收与再利用系统模型。结果表明该能量回收系统经过一个工作循环后,新系统能量回收率达42.85%以上,其中高压蓄能器能量回收率可达到61.81%,能够缓解挖掘机动臂工作过程中重力势能浪费的问题。

为了解决气液平衡势能回收系统中蓄能器体积过大及“过平衡”和“欠平衡”等主机操控性问题,本文以大型液压挖掘机为研究对象,提出了一种由三腔室平衡缸、双蓄能器及风扇马达为主要构成的直/间接双通道动臂势能回收系统。该系统将原先的单蓄能器回收通道(单通道系统)变为双蓄能器回收通道(双通道系统),即,三腔平衡缸和蓄能器1构成直接回收通道,风扇马达和蓄能器2构成间接回收通道。一方面,通过间接调节变量风扇马达的压力可以避免蓄能器液压力和负载力之间的不平衡问题从而改善操控性;另一方面,利用双通道系统特性可以使蓄能器的工作压力设计具有灵活性并可大幅减小蓄能器体积。本文通过数学建模明确了风扇马达的控制规律,从而使双蓄能器提供的驱动力和负载力基本平衡。此外,通过参数分析获得了蓄能器参数配置规律从而使双蓄...

林业采伐头在液压缸下沉过程中,重力势能通过控制阀的节流作用转化为热能而耗散,并且系统非工作状态下液压泵的无负载空转也造成能源浪费,导致显著的能量损失。针对以上问题,提出基于AMESim(advanced modleing engineering simulation)的林业采伐头俯仰液压缸的能量回收系统,该系统通过高、低压蓄能器与负载敏感泵的配合对采伐头俯仰液压缸的重力势能及空载时动能进行回收再利用,以减少系统能耗。试验结果显示,在一个工作周期内,负载敏感泵与常规定量泵在相同工作周期内的能量输出比原系统减少了32.04%,在高、低压蓄能器的作用下,液压缸活塞杆的移动速度振荡得到了有效减缓,降低了采伐作业中的油缸冲击,且一个工作周期内实现了51.402 kJ的能量回收,显著优化了系统的节能性能。

针对混动叉车频繁升降及起停制动造成能量损耗严重等问题,聚焦混动叉车势能回收与行车时双动力能源分配控制策略能效提升的关键技术,进行了混动叉车势能与制动能量联合回收系统设计。在传统混动叉车并联式混动系统基础上改进优化,运用前向建模思想搭建仿真模型。为实现精准控制液压缸位移,提出了一种模糊PID自适应控制系统;为优化混动叉车在行车时发动机和驱动电机的工作效率并进行制动能量回收,基于发动机最优工作曲线提出一种制动能量回收控制策略。最后基于JB/T 11988—2014制定多种工况,运用AMESim和Simulink进行多种工况下仿真对比试验,验证该方法有效性,实现能量回收效率提升,势能与制动能量联合回收效率最高可达56.86%。

作为大型矿用液压挖掘机的主要工作装置,重型机械臂在作业中主要做往复循环运动,下降过程中所具有的动势能会因控制阀口的节流效应转化为热能损失掉,该部分能量占发动机输出能量的20%以上,造成巨大能量浪费和废气排放。针对以上问题,提出在原双液压缸动臂驱动系统的基础上增设一个与液压蓄能器相连的独立储能液压缸,实现对重载机械臂动势能的回收及再利用。首先搭建260 t大型矿用液压挖掘机的仿真模型,其次对比两种系统驱动动臂时的运行和能效特性。结果表明:在空载和满载作业过程中,与原系统相比,采用独立储能液压缸系统分别可降低系统能耗85.11%和62.22%,节能效果显著。

针对电动重型叉车在轻载和重载举升时具有速度范围宽且蕴含丰富重力势能的特点,同时为避免单一大排量液压马达发电机在重载低速时对重力势能的回收效率较低的问题,提出一种基于双液压马达发电机的势能回收系统。所提出的势能回收系统包含2套液压马达发电机,依据操作手柄信号进行单/双液压马达发电机回收模式切换。讨论了举升油缸在带载下降时的工作模式决策规则和控制策略,并搭建了AMESim势能回收系统模型,对比分析了传统节流、单液压马达发电机、双液压马达发电机系统的举升油缸速度和无杆腔压力曲线,并通过样机试验验证了势能回收系统的节能性。试验结果表明,所提出的势能回收系统在大负载工况下具有较高的回收效率,可达74%;在不同货叉下降速度下,均可保持60%以上的回收效率。

随着导航控制和运动控制技术的成熟,越来越多的输送机器人用于工业生产中,大幅提升了工业生产自动化能力。输送机器人,往往以传统叉车为原型,通过智能调度和运动控制,完成生产搬运任务。但这种叉车系统,在往复提升和下放货物中,存在大量的物料势能浪费问题;而现有能量回收再利用方法,仅讨论了叉车举升系统能量回收和再利用性能,而未充分考虑单台叉车带载提升和带载下降并不是一个工作循环,导致能量回收系统应用较少。提出采用蓄能器回收叉车下放货物的势能,并通过自动调度系统协调,实现回收能量的再利用。该方法的推广,将大幅改善叉车系统能量效率,并减少电池供电叉车的充电次数,推动输送机器人绿色运行技术,推动行业技术进步。

为提高液压挖掘机的能量利用率,提出了一种新型复合式动臂势能回收方法。把动臂下落时的回油腔通过回转马达连接到1个蓄能器上,动臂下落时的势能一部分转化为蓄能器的液压能,在动臂提升时蓄能器的液压能转化为动臂的势能;一部分通过发电机转化为电能,储存在超级电容中。蓄能器的压力用来辅助驱动回转泵的转动,这样就可以减少回转马达功率的输入,通过调整马达的排量来控制动臂提升和下落的速度,利用2个液控单向阀来实现系统的保压。这种方法没有节流和溢流损失,回收效率高。通过仿真验证了方法的可行性,实现了动臂势能的回收,为动臂势能回收的实际应用提供了参考。

液压挖掘机在作业中动臂将高频次大范围举升和下降现有挖掘机无能量回收装置大量势能将在动臂下降时通过控制阀的节流作用浪费掉。为回收利用这部分浪费掉的能量对动臂自重液-气储能平衡方法进行研究在此基础上提出采用三腔液压缸直接转换利用挖掘机重力势能的系统原理。三腔液压缸是在原两腔液压缸基础上将双腔液压缸无杆腔分为两个容腔而构成其中一个容腔与蓄能器连接称为配重腔设置蓄能器压力与动臂自重基本平衡。研究中首先建立动臂驱动系统的能耗数学模型分析系统的能量特性;然后以20 t挖掘机为例建立整机的机电液联合仿真模型分析对比分别采用双腔液压缸系统和三腔液压缸系统动臂的运行特性和能耗特性;进一步构建试验测试平台验证所提系统的可行性和节能效果。结果表明新系统较双腔液压缸驱动系统重力势能