液压挖掘机功率控制节能技术研究

【摘要】：液压挖掘机作为工程机械的主要产品之一,机电一体化技术的应用已使其各种性能都有了质的飞跃。本论文将针对液压挖掘机的动力性及燃油经济性,采用电子控制手段探究机电一体化高性能液压挖掘机功率控制及节能的方法。 论文首先阐述了提高整机动力性及燃油经济性的一般方法,在分析了国内外液压挖掘机现状的基础上,设计了液压挖掘机功率控制节能技术电子控制系统。然后对柴油机的工作特性及液压挖掘机的工作特点进行分析,建立了整个柴油机的简化数学模型,并采用柴油机分工况速度反馈PID控制来稳定工作转速。针对液压泵恒功率调节系统,建立了动态数学模型并对恒功率调节与负载传感系统的控制协调机理进行分析。在液压挖掘机发动机与变量泵的匹配中,从发动机的负载率入手,通过转速的波动情况来衡量发动机的工作状况,在分工况作业的方式下,分别采用负载极限及经济模式的控制策略,让机器在高速重载模式下能充分利用柴油机的功率储备;在一般作业方式中,使发动机运行在最佳油耗经济曲线上。随后就整个动力系统,提出发动机恒功率控制与变功率控制相结合的复合匹配方式,并建立整个动力系统的控制策略,达到各元件控制与整机动力输出控制的协调匹配。 最后在实验研究中,通过比较原有系统与新系统作业时发动机转速波动状况及整机作业的油耗比,看出在新系统匹配下液压挖掘机具有较好的动力性与燃油经济性。 【关键词】：液压挖掘机 动力性能 节能技术 功率匹配 控制策略
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TU621
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题来源及研究意义8-9
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 研究项目意义8-9
• 1.2 液压挖掘机机电一体化功率控制节能技术概述9-12
• 1.2.1 各部件控制9-11
• 1.2.2 整机协调控制11-12
• 1.3 液压挖掘机机电一体化功率控制节能技术的发展12-15
• 1.3.1 国外机电一体化功率控制节能技术的研究状况12-14
• 1.3.2 国内机电一体化功率控制节能技术的研究状况14-15
• 1.4 本论文的主要研究内容15-16
• 第二章 机电一体化功率控制节能技术系统构成16-26
• 2.1 液压系统16-21
• 2.1.1 LUDV系统分析17-19
• 2.1.2 斜盘式变量泵分析19-21
• 2.2 发动机转速调节装置21-23
• 2.3 功率控制节能电子测控系统23-25
• 2.3.1 系统原理说明23-24
• 2.3.2 系统器件24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 液压挖掘机发动机性能分析及动力匹配26-40
• 3.1 液压挖掘机柴油机工作特性及控制策略研究26-29
• 3.1.1 柴油机性能分析26-27
• 3.1.2 柴油机的调速原理27-28
• 3.1.3 柴油机速度反馈控制28-29
• 3.2 柴油机调控策略29-34
• 3.2.1 柴油机功率的设定29-31
• 3.2.2 柴油机分工况运行时性能参数理论分析31-34
• 3.3 柴油机速度反馈控制方法34-39
• 3.3.1 柴油机数学模型34-35
• 3.3.2 油门执行器模型35-36
• 3.3.3 速度反馈PID控制36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 液压挖掘机变量泵性能分析及控制策略的研究40-52
• 4.1 液压泵工作原理分析40
• 4.1.1 变量泵的功率调节40
• 4.2 变量泵功率调节模型40-48
• 4.2.1 恒功率调节原理40-43
• 4.2.2 恒功率调节数学模型43-48
• 4.3 变量泵负载传感功能分析48-49
• 4.4 功率调节作用与负载传感功能的协调匹配49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 液压挖掘机发动机与变量泵功率匹配52-69
• 5.1 发动机恒功率输出匹配控制52-61
• 5.1.1 匹配控制策略52-53
• 5.1.2 发动机性能参数表及控制策略表的获得53-59
• 5.1.3 液压泵在匹配过程中的调节59-61
• 5.2 发动机变功率输出匹配控制61-65
• 5.2.1 发动机速度反馈控制策略61-63
• 5.2.2 泵负载传感功能与发动机匹配策略63-64
• 5.2.3 发动机转速反馈控制与变量泵负载传感功能的协调64-65
• 5.3 发动机恒功率匹配与变功率匹配的协调65-67
• 5.4 恒功率与变功率匹配协调控制策略框图67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 液压挖掘机电子控制节能技术实验研究69-77
• 6.1 实验目的及内容69-70
• 6.2 实验平台的搭建70-71
• 6.3 实验方法及数据统计71-75
• 6.4 实验结果分析75-77
• 第七章 结论与展望77-79
• 7.1 结论77-78
• 7.2 展望78-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果82-83
• 致谢83

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