电动叉车液压起升节能系统能够回收负载的重力势能,有着广阔的应用前景。文章介绍电动叉车液压起升节能系统中液压蓄能器的选择和计算。

针对挖掘机工作装置在下放时势能转化为热能造成的能量浪费问题,提出一种以液压泵/马达作为能量转化元件、飞轮为储能元件的动臂势能回收与再利用系统,阐明系统工作原理。以某4 t液压挖掘机为研究对象,对系统的关键参数进行匹配,建立系统模型;对典型工作循环中,对液压泵/马达排量、飞轮转动惯量等关键参数对动臂运动和能量回收和再利用的影响进行仿真分析,得出能量回收和再利用的具体数值,最高可达约65%。结果表明,该系统可以显著提升挖掘机液压系统的能量利用效率。

装载机外负载变化频繁且波动范围大,动臂举升时液压系统峰值功率大,动臂下降时举升装置重力势能经液压阀口以节流损失的形式转化为热能,导致液压油温度升高、系统能量效率低。提出基于三腔液压缸的装载机动臂自重液气平衡势能回收系统,在SimulationX仿真软件中建立了装载机机液联合仿真模型,通过试验结果验证了该模型的准确性。在此模型的基础上,采用已建立的三腔液压缸仿真模型代替原机动臂两腔液压缸,针对空载工况中动臂的举升下降过程进行了仿真研究,对比两腔液压缸与三腔液压缸的运行与能耗特性。研究结果表明:在蓄能器初始压力为6 MPa时,该系统具有与原机相同的运行特性,液压泵峰值功率降低57. 1%,能量消耗降低约39. 5%。

通过对步进梁式加热炉的运动特点分析,对其设计了一种节能液压系统,本液压系统主要采用液压泵控调压、比例阀节流调速、蓄能器能量回收再利用相结合的方式进行控制,在升降液压缸下降时回收钢坯和步进梁的重力势能,在步进梁上升时,利用储存在蓄能器组中的压力油液驱动升降液压缸上升,同时通过控制器主动调整泵站供油压力,使系统压力与负载相匹配。利用AMESim软件对节能液压系统进行仿真研究,并且与常规液压系统进行仿真对比,研究结果表明设计的节能液压系统满足工况要求,能够降低泵站配置能力,最大限度的节约能量。

液压挖掘机作业中,大质量动臂举升储存的势能经液压阀口节流转化为热能耗散,不仅浪费能源,还使液压油温度升高,需附加冷却系统降温,增加了机器的成本和复杂性。为解决上述问题,在原有负载敏感驱动回路的基础上,提出基于三腔液压缸的工作装置自重液气平衡势能回收利用方法,三腔液压缸中一个油腔与液压蓄能器直接连通,存储利用工作装置的势能。研究中,首先根据前期的仿真结果,建立了基于三腔液压缸的液压挖掘机测试样机,通过试验,分析对比了分别采用两腔液压缸和三腔液压缸驱动动臂的运行特性与能效特性,测试结果表明,增加液气储能容腔后,提高了系统运行的平稳性,动臂运行过程中的能耗降低48.5%,峰值功率降低64.7%,节能效果显著。新的方法也同样适用于各类液压缸驱动的重载举升装置。

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。

装载机是一种频繁装卸货物的工程机械,在工作过程中其举升装置及其负载存在大量的重力势能,为回收利用这部分能量,提出闭式泵控三腔液压缸的装载机举升装置。将原有动臂非对称两腔液压缸改为对称液压缸,增加一个势能回收腔,并与蓄能器相连,直接回收与利用重力势能。闭式泵控液压系统通过伺服电机-定量泵驱动三腔液压缸,消除液压系统的节流和溢流损失,并通过采用速度-位置复合闭环控制策略提高举升装置的响应特性。首先对闭式泵控三腔液压缸举升装置工作原理进行分析,搭建其数学模型,并设计相应控制策略;然后构建该装置的多学科机电液联合仿真模型,并验证其可行性;最后构建该装置的试验测试平台,进一步分析其工作与能耗特性。试验结果表明,与无蓄能器参与工作的闭式泵控系统相比,采用该系统,液压缸的平均工作压力由10 MPa降为6 MPa

针对液压挖掘机动臂下降过程中大量势能转化为热能的工况，对普通的动臂液压回路、动臂流量再生回路和动臂势能回收系统进行了分析和比较，根据动臂下降过程中能量的变化，改进设计了带势能回收的流量再生回路系统。以23t液压挖掘机为研究对象，分析并计算了4种回路的功率分配和能量损耗。采用仿真软件AMEsim建立仿真模型，对4种回路的运行参数和能量损耗进行对比，并对带势能回收的流量再生回路的关键参数进行分析。仿真结果表明：选择合适参数的带势能回收的流量再生回路大大降低了节流阀上能耗，具有较高的能量利用率。

对采用辅助缸回收势能的升降机液压系统进行了分析和研讨，提出了采用蓄能器回收势能的设计方案，对液压系统做了改进设计，分析了工作原理，对主要技术参数的选取进行了讨论。

电动叉车液压起升节能系统能够回收负载的重力势能，有着广阔的应用前景。文章介绍电动叉车液压起升节能系统中液压蓄能器的选择和计算。