现有电液控制系统为控制液压缸位置,采用比例阀或伺服阀,造成了非常大的节流损失。为改善能效,提出了一种采用电-机械执行器和液压缸的新型液-电混合驱动系统,电-机械执行器用于控制负载运行速度和位置,主要克服惯性力;液压缸主要克服外负载力。为了抑制二者之间的耦合影响,电-机械执行器采用位置闭环控制,并在转矩环补偿干扰力。控制阀主要起液压缸换向作用,节流损失很小,以设定的电-机械直线执行器输出力阈值为基础,通过调节泵压力(液压缸进油压力)或阀开口(液压缸回油压力)控制液压缸输出力。研究结果表明,所提系统具有与阀控缸系统相同高的控制精度,并可大幅减小节流损失。与阀控缸系统相比,液电混合驱动系统能效提升了43.1%。

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%。

滚珠丝杠具有高精度、阻力小、效率高等优点,是工业上常见的变回转运动为直线运动的执行机构。为使其充分结合液压系统功重比大的特点,提出了一种新型的液压-机械执行器系统,该系统在电动缸的基础上,采用液压马达替代电动机驱动滚珠丝杠,并推导出其数学模型。在多学科仿真软件SimulationX中建立了该系统的物理模型,对系统的闭环位置控制特性进行了仿真研究。结果表明:闭式泵控新型液压-机械执行器系统可以实现快速、准确、稳定的位置控制;当正

单出杆液压缸作为工程机械中最常见的液压执行器,由于其两腔面积的不对称性,造成了流量不匹配等问题;电动缸通过伺服电机驱动滚珠丝杠,解决了单出杆液压缸面积不对称的缺点,但受电机功率密度低的影响,难以满足重载工况下输出低速大扭矩的要求。针对上述问题,提出采用液压马达代替电动机驱动滚珠丝杠的方案,并通过开式泵阀分段控制方式对新系统进行闭环控制。结果表明:新系统可以实现快速、准确的位置控制;推杆在进给和回程阶段,压力、流量

针对传统柴油发动机驱动的液压挖掘机,动力源能耗大,排放差的问题,提出变转速纯电驱液压挖掘机方案.建立了普通和变转速纯电驱液压挖掘机的多体动力学模型,通过模型仿真对比研究了普通和电驱液压挖掘机的能耗特性,结果表明：与普通液压挖掘机相比,电动液压挖掘机可以节约运营成本30%以上,有效地降低了挖掘机的运营成本.为了进一步提高电动液压挖掘机的节能性,针对挖掘机典型工作过程,研究了电动液压挖掘机不同＂泵排量目标值＂下以及不同转速范围下的能量消耗情况.仿真结果表明,＂泵排量目标值＂设定为0.9时,电机的转速设定为1 200-1 500r/min,耗电量最少.

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。

由于结构紧凑,易于并行驱动多执行器等优点,阀控液压缸系统被广泛应用于工业和工程自动化装备,存在问题是节流损失大,能量效率低。为了降低液压系统能耗,有效的方法是采用直接泵控技术,消除节流损失。但传统进出口流量对称型液压泵驱动非对称液压缸系统,需要附加复杂的回路补偿非对称液压缸面积差,并且当液压缸负载方向频繁变化时,控制腔交替变化,液压缸运行平稳性差。针对上述问题,提出一种能够匹配非对称液压缸面积差的非对称泵控缸闭式系统方案,并将其应用于控制具有四象限工作特性的液压挖掘机斗杆。为了验证新提出方案的可行性,在前期仿真研究基础上,构建非对称泵控液压挖掘机斗杆试验系统,对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行研究。测试结果表明,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,与采用...

为更好地研究使用抗流量饱和液压系统（LUDV）控制的挖掘机动臂的工作特性,对LUDV系统及其使用的负载补偿多路阀进行建模和分析,在多体动力学仿真软件SimulationX中建立动臂阀联的多体动力学模型,研究了多路阀动臂阀联的通流面积特性及其在空载工况下的运行特性。研究表明多路阀动臂阀联通流面积与其适用的液压缸油腔面积一致,其设计可以满足控制要求,但在大惯性工况下使用该阀会存在压力波动。

以6t液压挖掘机动臂为研究对象提出祠服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统.在 Simu-lation X中搭建祠服电机仿真模型通过与祠服电机响应特性试验结果对比验证祠服电机模型的准确性;建 立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型仿真分析了不同控制方式下动臂的运 行特性和能耗特性.结果表明与负载独立流量分配（ LUDV）系统相比采用祠服电机驱动定量泵流量匹配 控制的动臂能耗降低约13.6%.

液压挖掘机一直以来都存在能量利用率不高的问题在动臂下降过程中动臂势能大部分通过液压系统转换成热能浪费掉。研究了一种以蓄能器为储能元件的动臂势能回收系统分析了其工作原理建立了挖掘机工作装置的Simulation X多体动力学仿真模型进行仿真研究并讨论了蓄能器参数对能量回收效果的影响。仿真结果表明该系统能够实现动臂势能回收达到了较好的节能效果。