轮式挖掘机行驶系统的节能控制研究与设计

【摘要】：在倡导绿色环保的今天,挖掘机节能技术研究已成为一个非常具有发展前景的课题,虽然国内轮式挖掘机应用日益广泛,但目前针对轮式液压挖掘机行驶系统的发动机转速与行驶速度动态匹配、液压行驶系统的节能研究还比较少。本文以轮式液压挖掘机行驶系统为研究对象,通过理论分析和实验研究针对如何节能进行了改进。 在分析轮挖行驶系统的典型工况基础上,分析了轮挖行驶系统主要能量损失的来源,通过实验得出能量损失主要集中在发动机与泵的不匹配、液压系统内部的节流损失、因机械和液压传递效率造成的损失。 通过实验分析能量损失来源,结合目前发动机-泵的控制方式和液压行走马达的变量控制机理,提出了液压泵功率随发动机转速动态调节控制、马达的变量点分段控制等节能控制的改进方案。 针对发动机与泵的动态匹配的控制方案,对总的控制策略和控制流程,以及发动机油门转速的动态控制、电比例先导阀、发动机-泵-马达的动态匹配控制策略进行了深入的研究和分析,并针对马达的变量控制的特性,得到了马达压力与马达输出扭矩的曲线和马达压力与轮挖行驶速度的曲线。基于节能控制策略的要求,进行了控制系统硬件设计及其主要元件的优化选型设计,并完成了控制系统的软件设计工作。 最后以SWE130W轮挖为平台进行了实验研究,实验表明功率利用率提高了4.43%,验证了轮挖液压行驶系统方案的合理性和有效性。 【关键词】：轮式液压挖掘机 液压行驶系统 节能控制 控制系统设计
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU621
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题提出的背景及意义10-11
• 1.2 轮式挖掘机行驶系统简介11-14
• 1.3 轮式挖掘机行驶系统节能研究现状与发展趋势14-18
• 1.3.1 国内外轮式挖掘机产品及节能研究14-16
• 1.3.2 轮式挖掘机行驶系统节能研究现状与发展趋势16-18
• 1.4 论文研究的主要内容18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 轮式挖掘机行驶系统能量损失分析19-31
• 2.1 轮式挖掘机行驶系统的典型工况与系统构成19-21
• 2.1.1 行驶系统典型工况分析19-20
• 2.1.2 现有行驶系统构成20-21
• 2.2 行驶系统能量损失的理论分析21-26
• 2.2.1 发动机的能量损失分析21-22
• 2.2.2 发动机-液压泵系统不匹配的能量损火22-24
• 2.2.3 液压系统能量损失的分析24-26
• 2.3 行驶系统能量损失的实验研究26-30
• 2.3.1 实验基本情况26
• 2.3.2 行驶实验功率损失曲线26-28
• 2.3.3 行驶实验液压效率28
• 2.3.4 行驶实验发动机工作区28-29
• 2.3.5 实验结论29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 行驶系统节能控制的方案研究31-40
• 3.1 发动机油门控制31-33
• 3.1.1 发动机的油门控制方法31-32
• 3.1.2 油门控制的实现形式32-33
• 3.2 泵的功率控制与匹配33-36
• 3.2.1 变量泵在匀速工况下的恒功率控制33-34
• 3.2.2 变量泵在变速工况下的变功率控制34-36
• 3.3 马达的变量控制36-38
• 3.3.1 马达效率模型36-37
• 3.3.2 马达变量控制37-38
• 3.4 行驶系统节能控制总体方案设计38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 行驶系统节能控制策略研究40-51
• 4.1 总体控制策略40
• 4.2 动态油门与转速的控制策略40-42
• 4.3 电比例先导阀的控制策略42-44
• 4.4 发动机-主泵动态变功率匹配策略44-46
• 4.5 不同路况下的行走马达变量点控制策略46-49
• 4.6 本章小结49-51
• 第五章 行驶系统的控制系统研究设计51-60
• 5.1 控制系统总体方案设计51-52
• 5.2 系统硬件设计52-57
• 5.2.1 系统电气原理图52-54
• 5.2.2 系统主要电气元件选型54-57
• 5.3 控制系统软件设计57-59
• 5.3.1 油门控制流程图57-58
• 5.3.2 行走控制流程图58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 实验研究60-70
• 6.1 实验目的和内容60
• 6.2 实验设备60-62
• 6.2.1 实验机60-61
• 6.2.2 测试设备61-62
• 6.3 实验原理62-64
• 6.3.1 改进前的样机实验原理62-63
• 6.3.2 改进后的样机实验原理63-64
• 6.4 初始标定和操作步骤64-65
• 6.4.1 行走距离的标定64
• 6.4.2 改进前实验步骤64-65
• 6.4.3 改进后实验步骤65
• 6.5 实验方案65-66
• 6.6 实验数据计算和分析66-67
• 6.7 改进后实验方案实验结果分析67-69
• 6.7.1 实验曲线分析67
• 6.7.2 功率损失67-69
• 6.7.3 发动机功率输出69
• 6.8 本章小结69-70
• 第七章 总结与展望70-72
• 7.1 全文总结70-71
• 7.2 工作展望71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77-78
• 攻读学位期间主要的研究成果78

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