工程機(jī)械能量回收關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

目錄
前言
第1章能量回收系統(tǒng)簡介1
1.1能量回收系統(tǒng)的研究背景及意義1
1.2能量回收對象的類型3
1.2.1負(fù)值負(fù)載4
1.2.2非負(fù)值負(fù)載4
1.3能量回收工況分析5
1.3.1高頻機(jī)械臂勢能可回收工況分析5
1.3.2高頻行走制動(dòng)動(dòng)能工況分析10
1.3.3低頻機(jī)械臂勢能回收工況分析15
1.3.4卷揚(yáng)勢能工況16
第2章能量回收系統(tǒng)類型21
2.1儲能元件的類型和特性分析21
2.1.1電量儲能單元21
2.1.2液壓蓄能器26
2.1.3儲能單元特性分析28
2.2能量轉(zhuǎn)換單元工作原理29
2.2.1電動(dòng)/發(fā)電機(jī)29
2.2.2四象限泵36
2.3能量回收系統(tǒng)的分類48
2.3.1無儲能元件的能量回收系統(tǒng)49
2.3.2機(jī)械式能量回收52
2.3.3液壓式能量回收53
2.3.4電氣式能量回收54
2.3.5復(fù)合式能量回收55
2.4汽車能量回收技術(shù)在工程機(jī)械中的移植性63
2.4.1機(jī)械臂勢能回收系統(tǒng)63
2.4.2液壓挖掘機(jī)上車機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)制動(dòng)能量回收系統(tǒng)64
2.4.3裝載機(jī)行走制動(dòng)和汽車行走制動(dòng)的異同點(diǎn)66
2.5作業(yè)型挖掘機(jī)和行走型裝載機(jī)的能量回收技術(shù)異同點(diǎn)67
2.5.1能量回收的來源和回收能量與驅(qū)動(dòng)能量的比重不同67
2.5.2能量回收的途徑不同68
2.5.3能量回收的效率不同68
2.5.4能量回收的控制策略不同69
第3章液壓式能量回收系統(tǒng)71
3.1液壓式能量回收系統(tǒng)基本工作原理71
3.1.1流量耦合型71
3.1.2轉(zhuǎn)矩耦合型74
3.1.3力耦合型74
3.2液壓式能量回收技術(shù)難點(diǎn)75
3.2.1回收能量再釋放技術(shù)75
3.2.2液壓蓄能器壓力被動(dòng)控制77
3.2.3防止不同壓力等級液壓油切換時(shí)的壓力沖擊和節(jié)流損失技術(shù)79
3.2.4液壓蓄能器的能量密度較低79
3.2.5液壓式回收的效率80
3.2.6液壓蓄能器的參數(shù)可調(diào)81
3.2.7液壓蓄能器的安全性問題81
3.3液壓式能量回收再利用技術(shù)的分類及研究進(jìn)展82
3.3.1基于液壓控制閥的能量再利用82
3.3.2以液壓蓄能器為動(dòng)力油源的能量再利用90
3.3.3基于液壓馬達(dá)或四象限泵的能量回收再利用98
3.3.4基于二次調(diào)節(jié)靜液傳動(dòng)技術(shù)103
3.3.5基于三通/四通液壓泵的液壓回收技術(shù)104
3.3.6基于二通矩陣的液壓式能量回收與釋放系統(tǒng)108
3.3.7基于平衡單元的回收技術(shù)109
第4章電氣式能量回收系統(tǒng)120
4.1電氣式回收系統(tǒng)特性分析120
4.1.1基本結(jié)構(gòu)方案120
4.1.2系統(tǒng)建模及控制特性分析120
4.2電氣式能量回收系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)125
4.2.1能量回收效率125
4.2.2操控性能127
4.2.3經(jīng)濟(jì)性127
4.3能量轉(zhuǎn)換單元的效率特性分析及優(yōu)化128
4.3.1液壓馬達(dá)效率模型及分析128
4.3.2永磁同步發(fā)電機(jī)效率模型及分析138
4.3.3超級電容效率特性分析142
4.3.4能量轉(zhuǎn)化單元的效率優(yōu)化控制策略146
4.4案例1：挖掘機(jī)機(jī)械臂勢能電氣式能量回收系統(tǒng) 148
4.4.1系統(tǒng)級研究進(jìn)展148
4.4.2能量回收控制方法153
4.4.3關(guān)鍵元件163
4.5案例2：挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)制動(dòng)動(dòng)能電氣式能量回收系統(tǒng)165
4.5.1傳統(tǒng)液壓回轉(zhuǎn)系統(tǒng)特性分析166
4.5.2電動(dòng)回轉(zhuǎn)及能量回收系統(tǒng)168
4.5.3液壓馬達(dá)-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)臺能量回收技術(shù)178
4.5.4液壓馬達(dá)-電動(dòng)機(jī)回轉(zhuǎn)復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)187
4.6案例3：電動(dòng)裝載機(jī)行走制動(dòng)動(dòng)能電氣式能量回收系統(tǒng)190
4.6.1電動(dòng)裝載機(jī)行走再生制動(dòng)系統(tǒng)分析190
4.6.2基于模糊控制的制動(dòng)意圖識別策略195
4.6.3整車行走再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)協(xié)同控制策略214
4.6.4試驗(yàn)平臺搭建與試驗(yàn)233
4.7案例4：卷揚(yáng)勢能電氣式能量回收系統(tǒng)247
4.7.1電動(dòng)卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)與能量再生系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)247
4.7.2基于電動(dòng)卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)與能量再生系統(tǒng)控制策略247
4.7.3電動(dòng)卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)與再生仿真248
4.7.4電動(dòng)卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)與再生試驗(yàn)250
第5章四象限泵能量回收與再釋放關(guān)鍵技術(shù)253
5.1案例1：旋挖鉆機(jī)卷揚(yáng)勢能四象限泵能量回收與再釋放技術(shù)253
5.1.1旋挖鉆機(jī)能耗分析和卷揚(yáng)勢能回收方案254
5.1.2控制策略261
5.1.3仿真266
5.1.4旋挖鉆機(jī)卷揚(yáng)勢能回收系統(tǒng)試驗(yàn)269
5.2案例2：汽車起重機(jī)整車行走制動(dòng)動(dòng)能回收與再釋放技術(shù)278
5.2.1汽車起重機(jī)整車行走制動(dòng)動(dòng)能回收方案278
5.2.2汽車起重機(jī)整車行走制動(dòng)動(dòng)能回收效率的仿真281
5.2.3汽車起重機(jī)整車行走制動(dòng)動(dòng)能回收效率的試驗(yàn)測試285
5.3案例3：起重機(jī)轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)制動(dòng)動(dòng)能回收與再釋放技術(shù)286
5.3.1轉(zhuǎn)臺制動(dòng)動(dòng)能回收方案286
5.3.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的仿真控制模型288
5.3.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的控制策略290
5.4案例4：基于電動(dòng)/發(fā)電-四象限泵能量回收與再釋放技術(shù)294
5.4.1方案構(gòu)型294
5.4.2控制策略295
5.4.3仿真297
第6章溢流損失能量回收系統(tǒng)306
6.1溢流損失簡述306
6.2溢流損失液壓式能量回收與再生原理307
6.2.1溢流損失液壓式能量回收原理307
6.2.2溢流損失液壓式能量再生原理308
6.3溢流損失電氣式能量回收與再生原理310
6.3.1溢流損失電氣式能量回收原理310
6.3.2溢流損失電氣式能量再生原理311
6.4能量回收單元對工作性能的影響規(guī)律312
6.4.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立312
6.4.2比例溢流閥出口背壓仿真318
6.5溢流損失液壓式回收控制策略325
6.5.1液壓蓄能器參數(shù)優(yōu)化匹配325
6.5.2溢流損失液壓式回收與再生控制策略327
6.5.3溢流損失液壓式回收與再生仿真328
6.5.4溢流損失液壓式能量回收系統(tǒng)試驗(yàn)334
6.6溢流損失電氣式能量回收控制策略344
6.6.1基于壓力補(bǔ)償?shù)拈y口壓差閉環(huán)控制策略344