旋挖钻机动力系统节能控制技术研究

【摘要】：旋挖钻机作为一种大功率的工程机械,广泛应用于铁路公路建设、民用建筑、市政工程等行业,在国民经济建设中占有重要地位。但旋挖钻机的能耗比较大,能量的利用率并不高。因此,对其节能性的研究具有十分重要的意义。 本文首先对旋挖钻机进行节能控制的目的和意义进行了阐述,通过对国内外在节能方面的研究现状做了梳理,对当下先进的节能控制系统进行了分析研究。通过对旋挖钻机主要能量损耗的分析,明确了动力系统节能的方向,并把减少动力系统匹配不合理所造成的损失作为重点。 然后,分析发动机的工作特性,根据工作需求制定通过发动机转速控制来实现发动机功率匹配的控制策略,同时考虑到发动机的经济燃油性,设计发动机自动怠速功能。 旋挖钻机在工作时,由于发动机、液压泵和负载三者之间的匹配性不合理,是造成能量损失的最大原因。通过把液压泵的吸收功率与发动机的输出功率相匹配,将发动机、液压泵和负载三者作为一个整体进行考虑,提出以转速控制为主体的匹配策略,最大限度的发挥发动机的经济性,达到节省燃油的目的。 最后以福田雷沃FR615C旋挖钻机为平台进行了大量的试验分析,验证了三方面的内容：一、通过对控制器与发动机控制器之间的通讯,来验证CAN通讯在旋挖钻机上应用的便捷性；二、通过自动怠速的验证,来了解发动机转速波动与油耗之间的关系；三、通过对发动机的功率匹配参数的调试,来验证发动机—液压泵—负载之间的功率匹配特性。 【关键词】：旋挖钻机 节能控制 转速控制 功率匹配
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU67
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究意义10-14
• 1.1.1 旋挖钻机简介10-12
• 1.1.2 旋挖钻机动力系统概述12-13
• 1.1.3 课题研究意义13-14
• 1.2 旋挖钻机节能控制技术概述14-16
• 1.2.1 液压系统控制14-15
• 1.2.2 动力系统控制15
• 1.2.3 整机协调控制15-16
• 1.3 国内外旋挖钻机节能技术研究现状16-19
• 1.3.1 国外旋挖钻机节能技术的研究现状16-18
• 1.3.2 国内旋挖钻机节能技术的研究现状18-19
• 1.4 论文的主要研究内容19-21
• 第二章 节能控制技术研究21-30
• 2.1 动力系统组成21-24
• 2.1.1 发动机系统21-23
• 2.1.2 液压系统23-24
• 2.2 功率损失分析24-28
• 2.2.1 液压泵损失25
• 2.2.2 液压管路损失25
• 2.2.3 液压节流损失25-26
• 2.2.4 液压溢流损失26-27
• 2.2.5 沿程功率损失27
• 2.2.6 摩擦功率损失27
• 2.2.7 发动机功率匹配不合理的损失27-28
• 2.3 旋挖钻机节能措施分析28-30
• 第三章 动力系统节能方案确定30-41
• 3.1 发动机31-32
• 3.2 液压系统32-36
• 3.2.1 主泵32-33
• 3.2.2 主阀33-36
• 3.3 控制系统36-41
• 3.3.1 硬件系统37-38
• 3.3.2 软件系统38-41
• 第四章 旋挖钻机动力系统节能技术应用41-58
• 4.1 发动机特性41-45
• 4.1.1 速度特性41-42
• 4.1.2 负荷特性42-43
• 4.1.3 万有特性43-44
• 4.1.4 调速特性44-45
• 4.2 动力系统节能控制策略实现45-58
• 4.2.1 柴油机数学模型45-46
• 4.2.2 转速控制原理46-47
• 4.2.3 转速的PID控制47-49
• 4.2.4 自动怠速控制系统49-50
• 4.2.5 控制器软件设计50-58
• 第五章 试验与结果分析58-67
• 5.1 试验目的与内容58
• 5.2 试验平台的搭建58-59
• 5.3 试验过程及结果分析59-67
• 5.3.1 CAN通讯验证59-60
• 5.3.2 自动怠速的油耗60-62
• 5.3.3 功率曲线调试62-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-71
• 附：雷沃FR615C旋挖钻机整机参数71-73
• 致谢73-74
• 学位论文评阅及答辩情况表74

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