双钢轮振动压路机液驱混合动力节能技术研究

【摘要】：双钢轮振动压路机是路面施工的主导机型之一。测试研究发现，双钢轮振动压路机由于起停过渡过程与稳定压实过程两者间的功率需求差异较大，普遍存在稳定压实过程中发动机功率利用不充分、燃油经济性低等问题。为解决上述问题，改善系统动态特性，有效实现节能减排，提高双钢轮振动压路机的经济性、可靠性、安全性及舒适性，急需开展双钢轮振动压路机混合动力节能技术研究。 论文采用以理论分析为指导，样机试验与仿真分析相结合的技术研究方法。以某14t双钢轮振动压路机为研究对象，基于试验结果分析了压路机的负荷特性及能量特性。得出起步与停车阶段惯性能量差值相对稳定，可利用蓄能器回收停车能量并对起步能量进行补偿，以降低发动机装机功率并使其工作在高效区，初步论证了混合动力技术在压路机上应用的可行性。并结合液驱混合动力系统的设计原则，提出了与压路机负荷及能量特性相适应的并联液驱混合动力系统方案。 根据不同工作阶段发动机、蓄能器与负荷之间的能量及功率关系，确定了液驱混合动力系统匹配原则及主要元件的参数指标。结合系统的动态特性及元件特性，提出了主要元件的参数匹配方法，并以此为基础进行了元件的参数匹配。通过对压路机的工作特点及液驱混合动力系统工作模式的分析，提出了以确保工作质量为前提、以较佳燃油经济性及驱动性能为主要目标的系统控制策略。并对混合动力系统中的关键模式—再生制动模式及混合驱动模式进行了分析，得出了适用于负荷变化的二次元件排量调节控制方法。 运用MATLAB/SIMUlink软件对双钢轮振动压路机进行建模，仿真分析结果与试验结果较吻合，验证了模型的正确性和可行性。根据混合动力系统及元件的数学模型，在双钢轮振动压路机模型的基础上建立了液驱混合动力系统的模型，仿真分析结果表明，液驱混合动力系统适用于双钢轮振动压路机，在行驶速度为6km/h、频率为67Hz情况下节油可达到20%，取得了良好的节能效果。 【关键词】：双钢轮振动压路机 节能减排 液驱混合动力 系统设计
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U415.521
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究意义10-11
• 1.2 课题研究与发展概况11-15
• 1.2.1 混合动力系统对比研究11-12
• 1.2.2 液驱混合动力系统概述12-13
• 1.2.3 液驱混合动力工程机械研究与发展概况13-15
• 1.3 课题研究方法与内容15-17
• 第二章 双钢轮振动压路机混合动力系统方案选取17-29
• 2.1 双钢轮振动压路机动态特性分析17-25
• 2.1.1 负荷特性分析17-21
• 2.1.2 能量特性分析21-25
• 2.2 液驱混合动力系统设计原则25
• 2.3 液驱混合动力系统方案选取25-28
• 2.3.1 串联混合动力系统设计方案26
• 2.3.2 并联混合动力系统设计方案26-27
• 2.3.3 振动压路机液驱混合动力模式选取27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 双钢轮振动压路机液驱混合动力系统匹配29-44
• 3.1 液驱混合动力系统匹配原则29-30
• 3.2 发动机参数匹配30-32
• 3.2.1 发动机参数匹配方法研究30-31
• 3.2.2 发动机参数匹配31-32
• 3.3 液压蓄能器参数匹配32-39
• 3.3.1 蓄能器种类选取32
• 3.3.2 蓄能器工作循环特性分析32-34
• 3.3.3 蓄能器能量特性分析34-36
• 3.3.4 蓄能器的参数匹配36-39
• 3.4 扭矩合成装置参数匹配39-41
• 3.5 二次元件参数匹配41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 双钢轮振动压路机液驱混合动力系统控制策略研究44-57
• 4.1 压路机工作特点与混合动力系统分析44-46
• 4.1.1 双钢轮振动压路机工作特点分析44-45
• 4.1.2 液驱混合动力系统工作模式分析45-46
• 4.2 液驱混合动力系统控制目标46
• 4.3 双钢轮振动压路机液驱混合动力系统的控制策略46-51
• 4.3.1 双钢轮振动压路机混合动力系统控制方法47
• 4.3.2 双钢轮振动压路机混合动力系统控制策略47-51
• 4.4 混合动力系统关键模式分析51-56
• 4.4.1 再生制动模式分析51-54
• 4.4.2 混合驱动模式分析54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 液驱混合动力系统建模与仿真分析57-73
• 5.1 液驱混合动力系统数学模型建立57-65
• 5.1.1 发动机数学模型的建立57-58
• 5.1.2 蓄能器数学模型的建立58-60
• 5.1.3 二次元件数学模型的建立60-64
• 5.1.4 二次元件—蓄能器数学模型的建立64-65
• 5.2 原系统仿真模型验证65-67
• 5.3 液驱混合动力系统与原系统对比分析67-72
• 5.3.1 液驱混合动力系统验证68-69
• 5.3.2 发动机工作点对比69-70
• 5.3.3 燃油经济性对比70-71
• 5.3.4 动态特性对比71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论与展望73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80

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