ZL50装载机机械液压复合动力节能系统及其性能参数研究

【摘要】：由于大部分工程机械（如装载机）的作业工况复杂，负荷变化剧烈，导致机器性能差、能量得不到充分的利用，并且，近几年机器能量的回收与再利用受到人们越来越多的重视，因此，提高机器的燃油利用率以及综合工作性能，使机器具有高效、节能、耐用和舒适的综合性能将更加重要。 本文以ZL50装载机为对象，对其机械液压复合动力节能系统及性能参数进行研究，目的就是降低ZL50装载机的能耗，提高其综合性能。机械液压复合动力节能系统由机械液压复合传动和液压混合动力结合而成。文章设计了机械液压复合传动装置，并对该装置的变速机构、速度特性、等比特性、平稳换挡条件、转矩特性、液压功率分流比及效率进行了分析，设计了装载机再生制动系统来回收制动动能和下坡势能，并建立了各关键元件及系统数学模型。本文对ZL50装载机机械液压复合动力节能系统的关键参数进行了匹配研究，其中包括液压元件参数的合理选择与匹配、液压节能动力系统性能参数匹配和其传动系统汇流装置及档速比的设计计算，并依据某ZL50装载机的总体参数对其驱动系统及节能装置进行了理论上的匹配计算，计算结果表明参数匹配合理，达到了降低ZL50装载机的能耗，提高其综合性能的目的。通过仿真软件AMESim与MATLAB/Simulink对ZL50装载机机械液压复合动力节能系统进行了联合动态仿真，结论表明仿真数据与理论计算结果基本一致，说明机械液压复合动力节能系统性能达到了理论要求，提高了整机性能，也达到了预期的节能效果。 【关键词】：ZL50装载机 机械液压复合传动 混合动力 再生制动 参数匹配 AMESim/Simulink联合仿真
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10
• 1.2 机械液压复合传动技术的发展概况10-12
• 1.3 液压混合动力技术的发展概况12-14
• 1.4 装载机机械液压复合动力节能系统研究的目的与意义14-15
• 1.5 本文的主要研究内容15-17
• 第二章 ZL50 装载机机械液压复合传动方案研究17-33
• 2.1 机械液压复合传动装置17-23
• 2.1.1 机械液压复合传动装置的组成与工作原理17-18
• 2.1.2 机械液压复合传动装置的分类18-20
• 2.1.3 机械液压复合传动装置基本特性分析20-23
• 2.2 机械液压复合传动装置方案设计与分析23-32
• 2.2.1 机械液压复合传动装置方案24-25
• 2.2.2 ZL50 装载机变速箱工作原理25
• 2.2.3 机械液压复合传动装置速度特性分析25-27
• 2.2.4 机械液压复合传动装置等比特性分析27-28
• 2.2.5 机械液压复合传动装置平稳换段的条件28-29
• 2.2.6 机械液压复合传动装置转矩特性分析29-30
• 2.2.7 机械液压复合传动装置液压功率分流比30-31
• 2.2.8 机械液压复合传动装置传动效率31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 ZL50 装载机再生制动复合传动系统研究33-48
• 3.1 混合动力系统的特点分析33-35
• 3.1.1 混合动力系统的分类33
• 3.1.2 储能元件特性比较33-34
• 3.1.3 液压混合动力技术的优点34-35
• 3.2 ZL50 装载机的能耗与节能分析35-37
• 3.2.1 装载机能耗分析35
• 3.2.2 装载机节能分析35-37
• 3.3 再生制动复合传动系统设计研究37-43
• 3.3.1 再生制动技术的基本原理及组合方式37-39
• 3.3.2 再生制动动力学分析39-41
• 3.3.3 再生制动复合传动系统设计方案41-43
• 3.4 再生制动关键技术研究43-47
• 3.4.1 二次元件的应用43
• 3.4.2 蓄能器的能量利用分析43-45
• 3.4.3 液压变压器特性分析45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 ZL50 装载机机械液压复合动力节能系统参数匹配研究48-59
• 4.1 液压元件参数合理匹配原则及分析48-50
• 4.1.1 工作压力的合理匹配48-49
• 4.1.2 工作转速的合理匹配49-50
• 4.2 液压节能动力系统性能参数匹配50-54
• 4.2.1 发动机与泵的参数匹配50-53
• 4.2.2 泵与马达的参数匹配53
• 4.2.3 带液压变压器的蓄能器参数匹配53-54
• 4.3 ZL50 装载机复合动力节能系统的匹配计算54-58
• 4.3.1 ZL50 装载机的总体参数54
• 4.3.2 ZL50 装载机驱动系统匹配计算分析54-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 系统建模与仿真分析59-72
• 5.1 联合仿真平台59-61
• 5.1.1 AMESim 简介59
• 5.1.2 MATLAB/Simulink 简介59-60
• 5.1.3 联合仿真平台建立60-61
• 5.1.4 联合仿真接口技术61
• 5.2 建立仿真模型61-67
• 5.2.1 机械液压复合动力节能系统建模61-64
• 5.2.2 机械液压复合动力节能系统元件模型64-67
• 5.3 系统特性仿真分析67-71
• 5.3.1 复合传动性能仿真67-69
• 5.3.2 牵引工况下系统性能仿真69-71
• 5.3.3 再生制动仿真71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表论文78-79
• 致谢79

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