大型液压挖掘机双通道势能回收及负载平衡方法研究

摘要

为了解决气液平衡势能回收系统中蓄能器体积过大及“过平衡”和“欠平衡”等主机操控性问题，本文以大型液压挖掘机为研究对象，提出了一种由三腔室平衡缸、双蓄能器及风扇马达为主要构成的直/间接双通道动臂势能回收系统。该系统将原先的单蓄能器回收通道（单通道系统）变为双蓄能器回收通道（双通道系统），即，三腔平衡缸和蓄能器1构成直接回收通道，风扇马达和蓄能器2构成间接回收通道。一方面，通过间接调节变量风扇马达的压力可以避免蓄能器液压力和负载力之间的不平衡问题从而改善操控性；另一方面，利用双通道系统特性可以使蓄能器的工作压力设计具有灵活性并可大幅减小蓄能器体积。本文通过数学建模明确了风扇马达的控制规律，从而使双蓄能器提供的驱动力和负载力基本平衡。此外，通过参数分析获得了蓄能器参数配置规律从而使双蓄能器体积小于单通道回收系统中单个蓄能器的体积。为了验证以上理论分析结果，以70 t大型液压挖掘机为对象搭建了包含主泵、能量回收模块及机械结构在内的仿真模型，并将仿真结果和单通道系统的试验结果进行对比。结果表明，所提出的双通道系统可实现液压力和负载力的匹配并将蓄能器总体积减小50%以上。因此，所提出的系统可以在保留单通道系统优点的同时改善其对操控性的影响并节省装机空间，具有良好的推广应用前景。

关键词

大型液压挖掘机 / 势能回收 / 双通道 / 负载平衡

基金资助

国家科技支撑计划项目（2015BAF07B06）; 江苏省高等学校基础科学（自然科学）研究面上项目（23KJB460013）