液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)研究.pdf

1、二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術具有獨特的優(yōu)點，不僅能減少節(jié)流和溢流損失，還可以在四個象限內(nèi)工作，能夠回收和重新利用系統(tǒng)的制動動能和重力勢能，可以大大提高系統(tǒng)效率。但到目前為止，國內(nèi)外專家學者對二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術的研究都是在基于壓力耦聯(lián)的恒壓網(wǎng)絡或準恒壓網(wǎng)絡中展開的。雖然二次調(diào)節(jié)壓力耦聯(lián)系統(tǒng)有許多優(yōu)點，但系統(tǒng)如果接入排量不能改變的液壓執(zhí)行元件時（如液壓缸），則系統(tǒng)必須引入相應的壓力轉(zhuǎn)換裝置（如液壓變壓器）來實現(xiàn)系統(tǒng)恒壓油源與變壓載荷工況之間的協(xié)調(diào)

2、關系。這類裝置的引入使系統(tǒng)結(jié)構復雜、效率降低、成本升高，給二次調(diào)節(jié)靜液傳動技術的推廣應用帶來了不利影響。本文設計的新型節(jié)能液壓系統(tǒng)——液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)是將二次調(diào)節(jié)技術與傳統(tǒng)流量耦聯(lián)系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了非變量執(zhí)行元件可直接接入二次調(diào)節(jié)靜液傳動系統(tǒng)，把原來系統(tǒng)散失掉轉(zhuǎn)化為熱能的位能或動能存儲為液壓蓄能器中的液壓能，并重新利用，為提高液壓系統(tǒng)的效率提供了一條非常有效的途徑。
　　在查閱大量國內(nèi)外相關文獻的基礎上，綜述了

3、國內(nèi)外二次調(diào)節(jié)技術的發(fā)展概況，闡述了能量再生技術，并對各種儲能元件做了比較，概述了國內(nèi)外液壓蓄能器儲能技術在二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應用情況。
　　分析液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)組成和工作原理，并比較了二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)與二次調(diào)節(jié)壓力耦聯(lián)系統(tǒng)的異同。對液壓蓄能器儲能的主要參數(shù)（液壓蓄能器的容積、充氣壓力、最低工作壓力和最高工作壓力等）進行了分析，為系統(tǒng)的合理設計提供了有效的方法。
　　分別建立了負載上升和下降時的系統(tǒng)數(shù)學

4、模型，并對系統(tǒng)特性進行分析。通過理論分析可知液壓缸速度的大小與負載和液壓蓄能器子系統(tǒng)無關，主要取決于負載驅(qū)動子系統(tǒng)中的液壓泵/馬達排量的大小。
　　通過對系統(tǒng)的能量損耗分析，得出影響系統(tǒng)效率的主要因素，并對系統(tǒng)的功率匹配進行了分析。針對液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)，提出系統(tǒng)存在的三個匹配關系：一是與液壓缸相連的液壓泵/馬達排量與負載速度的匹配；二是與液壓蓄能器相連的液壓泵/馬達排量與液壓蓄能器最高工作壓力、最低工作壓力和初

5、始充氣壓力的匹配；三是負載運行所需功率與電動機功率及液壓蓄能器儲存或釋放功率的匹配。本文提出在系統(tǒng)工作過程中以能量消耗最少為目標的能量最優(yōu)功率匹配和以電動機整體運行工況性能最好為目標的電動機性能最優(yōu)功率匹配的控制策略，為系統(tǒng)的設計提供依據(jù)。
　　分析了液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)的節(jié)能潛力及該系統(tǒng)能夠進行能量回收的工作機理。對影響液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)能量回收效率的參數(shù)進行分析，基于標準遺傳算法，以能量損耗最

6、小和電動機性能最優(yōu)為目標函數(shù)，分別優(yōu)化系統(tǒng)中液壓蓄能器的主要參數(shù)，并進行仿真研究。
　　研制了應用液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量耦聯(lián)系統(tǒng)的液壓抽油機原理樣機，采用最大排量不同的液壓泵/馬達分別與負載和液壓蓄能器組成回路，實現(xiàn)了重力勢能的回收與重新利用，減小了系統(tǒng)的裝機功率。
　　利用搭建的液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)靜液傳動試驗平臺，對本文相關的研究內(nèi)容進行試驗研究，并對試驗結(jié)果進行分析。試驗結(jié)果表明，液壓蓄能器儲能型二次調(diào)節(jié)流量