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  是工程机械的一种主要类型,广泛应用在工业与民用建筑、交通运输等的机械化施工中。液压由于其用量大、能耗高、排放差,已成为人们普遍关注的焦点。

  普通在正常的工况下,15S之内完成一个工作循环,每个循环中动臂、斗杆、铲斗等都有一次下降,其速度通过调节多路阀回油口的开度来控制,因此对这部分势能进行回收可带来非常可观的节能效果。若不加以回收,在下降过程中产生的势能除了小部分以动能的形式继续存在外,其余大部分将以热能形式耗散。同时回转机构的回转运动比较频繁,而且各运动部件惯性都比较大,减速制动时会释放出大量的能量。这些热量会带来液压系统的发热问题,并对系统中的元器件形成一定程度的破坏。因此研究的能量回收问题对延长的寿命、提高能量的利用率具有重大意义。

小型挖掘机势能回收节能系统的研究综述

  1、能量回收的主要形式
  在液压系统中能量回收方式可分为机械能、液压能和电能三种形式。
  (1)机械能回收方式
  机械能回收方式出现的较早,常用的有重力式、弹簧式和飞轮式。液压驱动的升降式工作台可采用重力式能量回收方式。该回路中两液压缸采用完全相同的规格,主缸驱动工作台工作,其重量根据主缸的负载进行调节。当工作台下降时,把工作台的势能传递给配重块;工作台上升时,配重块势能又传递给工台,回收的势能降低了系统的供油压力,节省了能量。液控单向阀防止在两缸负载不匹配的情况下出现超速下滑的现象[5]。重力式能量回收装置通常不适用在行走机械上,常见的有曲柄平衡式抽油机和部分液压电梯。
  弹簧的储能能力差,长时间工作容易发生疲劳断裂,很少用于能量回收,常用于减振、隔振等功能。飞轮式储能基本工作原理是将回收能量转换为飞轮高速旋转的动能,当系统外负载增加需要动力增大时,高速旋转的飞轮又将存储的动能转化为系统的动力。因此飞轮不适用于的能量回收,通常用于改善柴油机、汽轮机的工作状态。
  (2)液压能回收方式
  常用的液压能回收方式是回收的势能以液压能的形式储存在蓄能器中。二次调节静液传动技术是近年来新发展起来的节能系统,工作于恒压网络的压力耦联系统,能在四个象限内工作,回收利用系统的重力势能。在恒压网络中,通过调节二次元件(液压泵/马达)斜盘倾角来改变二次元件的排量以适应负载转矩的变化。当二次元件工作于马达工况时,向负载输出功率;当二次元件工作于泵工况时,向系统回馈能量,从而实现能量的回收和利用。叉车负载升降的动作靠液压系统实现,采用液压恒压网络二次调节静液传动技术对负载势能进行回收,构成新的液压系统。在负载下降过程中,液压泵/马达以马达的状态工作,将重力势能转化为液压能,经过液压变压器调压后被高压蓄能器最大程度吸收。蓄能器在负载上升工况时提供辅助动力,协助实现动力源、液压系统与负载间的功率匹配。
  采用二次调节静液传动技术进行势能回收,这类解决方案适宜在叉车、立体车库这类垂直提升机械中应用,对这一工况复杂的工程机械来讲不适用。

  皮囊式蓄能器皮囊的充气阀为单向阀的形式,在液压系统中属于危险部件。因此液压式能量回收在工况复杂的上也不适用。

小型挖掘机势能回收节能系统的研究综述

  (3)电能回收方式
  的电能回收方式是把回收的能量通过发电机转化为电能的一种能量回收方式,其中一种是回收的电能经处理后反馈给电网,另一种是回收的电能储存在电池或电容等储能元件中。
  近年来随着电池和电容器技术的发展,以电池和电容器作为储能元件的能量回收技术得到了广泛的应用,尤其在电动汽车领域。针对工程机械高油耗和排放差的严峻现实,混合动力技术的发展是刻不容缓的。混合动力技术是指通过两种不同动力源的联合工作,使其充分发挥各自的优越性以提高能量的利用率,在上常用的有油电混合动力和油液混合动力。

  结合工况复杂的这一工况,通过对机械能、液压能、电能几种能量回收方式的分析比较,确定采用电能回收方式对动臂下降的势能进行回收,选用具有快速充放电功能的超级电容作为储能元件。对动臂下降的势能进行了回收利用,提高了发动机的燃油利用率,能较好的达到节能目的,对的节能研究有指导意义。

小型挖掘机势能回收节能系统的研究综述



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