液压挖掘机上车回转平台转动惯量大,工作中高频次起制动,大功率的制动动能转化为控制阀阀口热能被浪费。提出阀口独立控制液压挖掘机回转制动能量回收系统,采用泵阀复合、压力流量匹配控制策略抑制回转平台起动过程的节流和溢流损失,利用阀口独立多自由度控制的优点解决制动阶段回转系统的压力冲击和反转问题;通过蓄能器回收利用回转平台制动动能;在空载制动过程中,通过增压缸向蓄能器补充油液。建立了回转系统机电液联合仿真模型,并对所提系统的运行与能耗特性进行分析。结果表明:满载和空载制动阶段蓄能器能量回收率分别为77.4%和77.8%,在增压缸的作用下解决了蓄能器油液回收不足的问题,较传统回转系统能耗降低45%。

液压挖掘机作业时,上车回转系统频繁起制动。由于惯性大、起动压力高,造成大量的溢流损失;制动时上车回转系统的动能通过液压马达出口的制动阀转化为热能,能量浪费大。为了降低挖掘机回转过程的能耗,提出液电混合挖掘机回转驱动系统。在回转过程中,电机作为主驱动控制上车回转系统的回转速度,液压马达-蓄能器回收上车回转系统制动动能,并在起动时辅助电机驱动回转系统。首先对主要元件进行参数设计,然后建立原机回转系统和所提系统的联合仿真模型,对2种回转系统的运行特性和能效特性展开研究。结果表明:与原机系统相比,所提系统在1个回转工作循环内能耗降低37.26%~53.29%,并抑制了上车回转系统的回摆现象,提高整机运行的平稳性。

现有调速阀多采用连接压力补偿器的方法来控制输出流量,但普通压力补偿器由于受液动力的影响,补偿压差难以维持定值,导致调速阀流量控制特性较差,且流量阀本身由于非线性因素的影响也会导致其流量输出精度偏低。提出一种调速阀的电控非线性补偿方案,并以Valvistor阀作为研究对象,利用电机驱动滚珠丝杠的方法来对压力补偿器施加附加力,不仅可以实时补偿压力补偿器的液动力,而且还可以补偿流量阀的非线性因素,使得流量控制精度提高。分析电控补偿调速阀的工作原理,根据真实参数在SimulationX中建立调速阀的多学科仿真模型,分别对压力补偿器和Valvistor阀的补偿特性进行分析。结果表明:补偿后压力补偿器与流量阀的流量输出误差均在4 L/min以内,误差都不超过2%,表明该调速阀具有良好的流量控制特性。

装载机装卸作业过程中,行走系统频繁启制动,带来系统能耗高且驱动电机装机功率大的问题。提出一种液电混合装载机行走节能系统,阐述了其工作原理并设计了液压再生制动策略和能量辅助启动策略以协调电机和液压泵/马达的动力总成部件,在Simulation X中建立了仿真模型。结果表明,此方案有效回收和再利用了装载机行走的制动动能,驱动电机的峰值功率降低约39%,一次完整作业能量消耗减少约29%。

液压挖掘机上车回转系统起动时,由于大惯性、高起动压力而造成大量的溢流损失;制动时回转动能转化为热能,能量损耗大。为此提出主被动复合驱动回转系统,在主驱动回转系统的基础上增设被动回路,被动液压马达用于降低主驱动液压马达的驱动功率及回收制动能量;为降低起动过程中的溢流损失,对主动回路采用进出口独立控制。针对主动马达和被动马达不同排量比对蓄能器压力的影响,提出了改变被动马达排量的优化方案。首先,进行元件匹配计算;然后

轮式挖掘机行走时,行驶速度变化频繁,负载的剧烈变化导致发动机效率低下;制动时动能由机械制动器消耗,大量机械能转化为热能,能量损失严重。为此,提出液电混合驱动轮式挖掘机行走系统,采用高能效的伺服电机控制行走速度,液压泵/马达与蓄能器组合,回收制动动能,并在加速等大功率工况辅助电机驱动行走系统。对系统的工作原理进行参数设计,制定驱动与制动控制策略,建立原机行走系统与所提系统的多学科联合仿真模型,进行仿真分析。结果表明:相同

传统工程机械液压回转系统位置控制一般采用驾驶员在环的控制方式，靠驾驶员的观测实现定位，由于驾驶员反应较慢，会影响生产效率和作业的一致性，难以满足对回转定位精度要求较高的工程作业。针对这一问题，在进出口独立控制液压回转系统的基础上，提出采用速度位置复合闭环控制方法，加入速度前馈用于减小跟踪误差，同时加入压差反馈和速度反馈用于减小压力和速度波动，改善系统运行平稳性。首先建立了液压挖掘机回转系统多体动力学机电液联合仿真模型，对所提控制策略的有效性进行了验证；并以液压挖掘机为研究对象，构建了进出口独立控制回转试验测试系统，对所提出的控制方法进行了试验分析。仿真和试验结果表明，对于不同的期望速度和期望位置，无论回转系统正向还是反向运行，都可以获得较高的定位精度，定位误...

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。

传统液压挖掘机回转系统是由单自由度的四边联动的多路阀控制,导致其可控性较差,能耗较大。针对这一问题,提出采用泵阀复合、压力流量匹配的进出口独立的回路原理,控制液压挖掘机回转系统,液压马达两腔的压力和流量可以根据不同的工况进行独立调节。建立液压挖掘机回转系统机械结构多体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机对所提出系统的可行性进行验证,针对回转系统大惯性的特点,分别对启动阶段和制动阶段制定相应的控制策略,仿真结果表明系统运行平稳。在此基础上,进一步构建基于上述原理的试验系统,并与LUDV系统试验结果进行对比,试验结果表明采用泵阀复合进出口独立控制方法能耗降低25.5%～35.6%,阀口压力损失减小50%,显著抑制上车摆动现象。

通过建立配流盘配流过程的数学模型,并将参数化的配流盘偏转角、进出三角槽深度角、宽度角代入数学模型,在SimulationX中建立了整泵的仿真模型.分别仿真分析各参数连续性变化对泵的压力流量特性的影响,得出各参数的最优取值,获得了较理想的特性曲线,为实际生产制造提供了理论和仿真依据.