1种挖掘机恒压网络二次调节液压系统及其能耗分析-.pdf

第 7卷第 1期 2 0 0 9年 3月 中国工程机械学报 C H I N E S E J O U R N A l O F C O N S T R U C T I ON MA C HI N E R Y Vo I ． 7No． 1 Ma r ．2 0 o 9 1种挖掘机恒压 网络二次调节液压 系统及其能耗分析 林述温 ， 花 海燕 福州大学 机械工程及 自动化学院 ， 福建 福州3 5 0 0 0 2 摘要 为开发高效节能型挖掘机， 提高能量的利用率， 分析了现有挖掘机液压系统在节能控制方面存在的不足， 提出 1 种基于恒压网络二次调节技术的挖掘机液压系统的设计方案， 分析了该方案的特点． 以具体挖掘机工况 为例 ， 对 3 种不同的挖掘机液压控制系统进行能耗分析与对比， 结果表明基于恒压网络二次调节技术的挖掘机 液压控制系统是可行 的 ， 且具有较好的节能效果 ． 关键词 液压挖掘机；恒压网络二次调节系统； 液压变压器； 节能 中图分类号 T U 6 2 1 文献标识码 A 文章编号1 6 7 25 5 8 1 2 0 0 9 0 1 0 0 5 2 0 6 Co n s t a n t - p r e s s u r e - n e t wo r k r e a d j u s t me n t h y d r a u l i c s y s t e m d e s i g n a nd e ne r g y c ons ump t i on a na l ys i s f or e xc a v at o r s L I N S h u． we n，HU A Ha i y a n C o l le g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e er i n g，Fu z h o u Un i v e r s i t y ． Fu z h o u 3 5 0 0 0 2。 Ch i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o d e v e l o p h i g h e f f i c i e n c y a n d e n e r g y s a v i n g e x c a v a t o r s ， t h e we a k n e s s e s o f e x i s t i n g e x c a v a t o r h y d r a u l i c s y s t e ms a r e a n a l y z e d t o p r o mo t e t h e e n e r g y u t i l i z a t i o n r a t i o ． I n t h i s ma n n e r ， a c o n - s t a n t ． p r e s s u r e n e t w o r k r e a d j u s t me n t t e c h n o l o g y ， t o g e t h e r w i t h i t s s t r e n g t h s ， i s e x p l o r e d f o r e x c a v a t o r h y d r a u l i c s y s t e m d e s i g n ． B a s e d o n t h e wo r k i n g c o n d i t i o n s o f s p e c i f i c e x c a v a t o r s ， t h e e n e r g y c o n s u mp t i o n a - n a l y s i s a n d c o mp a r i s o n a r e c o n d u c t e d o n t h r e e h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e ms ． I t i s p r o v e n f r o m e x p e r i me n t a l r e s u l t s t h a t t h e p r o p o s e d s y s t e m p o s ses s e s t e c h n o l o g i c a l f e a s i b i l i t y a n d e n e r g y - s a v i n g e f f i c i e n c y ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c e x c a v a t o r c o n s t a n t p r e s s u r e n e t w o r k r e a d j u s t me n t s y s t e m h y d r a u l i c t r a n s f o r m e r ；e n e r g y s a v i n g 液压挖掘机广泛应用于建筑工程施工 、 农田改造 以及矿山采掘等领域， 是 1种工况复杂 、 负载变化范 围大的机械． 液压挖掘机液压系统复杂， 其性能优劣直接影响到整个挖掘机的控制性能和能耗． 深入研究 挖掘机液压系统的工况特点和控制规律 ， 减少挖掘机液压系统的能量损失， 提高能量的利用率， 开发高效 节能型挖掘机液压控制系统具有重要意义． 液压系统的节能可以从减少系统能量损失和回收系统剩余能量 2 方面来实现． 目前使用的液压挖掘 机中， 有许多采用负载敏感系统实现节能控制 ， 例如 日本 K Y B 卡亚 巴 公司的三泵系统 、 日本东芝公司的 负载敏感压力补偿 I B 系统、 日 本 N A C H I 公司的负荷敏感 L S 系统、 德国力士乐公司的L S 系统以及带 次级压力补偿阀的负荷传感 L U D V 系统等． 但是， 目前的负载敏感系统仍然存在许多不足之处 首先， 负 载敏感系统使挖掘机液压系统按负载需求来控制泵的输出， 使用了许多传感器和信号器， 是 1个复杂的多 变量控制系统 ， 当泵和多路阀之间的管道较长时， 会 因压力传递滞后， 难 以实现快速稳定控制而造成能量 基金项 目 福建省 自然基金资助项 目 2 0 0 6 J 0 0 2 4 ；福建省科技厅重大专项预研资助项 目 2 o 0 6 HZ 1 0 1 0 作者简介 林述温 1 9 6 2一 ． 男 ， 教授 ． 博士生导师 ． E - ma i l l s w f z u ． e d u ． c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 l 期 林述温， 等 1 种挖掘机恒压网络二次调节液压系统及其能耗分析 损失． 第二， 负载敏感系统通过反馈最高负载压力来控制泵的输 出压力和流量 ， 而其他负载则根据压力补 偿阀调整 ， 不可避免地存在节流损失． 第三 ， 当负载的惯性较大时可能产生压力变化快而流量跟不上的现 象， 使压力补偿 阀无法正确调整． 第 四， 动臂在举起过程中将液压能转换为势能 ， 下降时通常将势能转化为 热能而耗散 ， 其他操作过程中也会产生类似的动能或势能损失， 而负载敏感系统动能和势能损失仍然较 大． 此外 ， 目前液压技术正向高压 、 高速 、 高效的方向发展 ， 液压系统 中的压力脉动问题就不容忽视了， 而压 力脉动问题在负载敏感系统还未得到解决． 恒压网络二次调节系统是 2 0世纪 8 0年代初提出的 1种 压力偶联系统， 该系统是从 能量 回收和再利用角度 出发的节 能系统， 能量利用率较高， 具有广泛的发展前景． 其基本组成 为动力源、 高压油路和低压油路构成 的恒压 网络 、 二次元件 、 蓄能器和负载 ， 如图 1 所示_ 1 ] ． 目前， 国内外许多大型企业 和高校正在开展恒压 网络二 次调节技术运用研究 ， 但该技术运用于液压挖掘机的研究甚 少 ． 恒压网络二次调节系统 可将多个负载相互独立地并联在 同一个恒压网络上 ， 负载之间互不影响[ 1 ] ． 挖掘机是 1个多工 况的机械， 动臂油缸 ， 斗杆油缸 ， 铲斗油缸 ， 回转马达 ， 左右行 走马达等执行元件需要既能够独立工作又能够协调工作 ， 恒 恒压 网络 图 1 恒压网络二次调节系统基本组成 Fi g． 1 Ba s i c c o m p o s i n g o f C PR s y s t e m 压网络二次调节系统正好符合其需求 ． 本文将恒压网络二次调节技术运用在挖掘机的液压系统中， 利用 MA T L A B对挖掘机的具体工况进行仿真分析， 论证该系统运用于挖掘机的可行性和节能效果． 1 基于恒压网络二次调节技术的挖掘机液压系统方案 图2是挖掘机恒压网络二次调节液压系统原理图． 该系统采用了 1 种不 同于现有负载敏感系统的泵 源组合， 使用了低压定量叶片泵 1与高压恒压柱塞变量泵 3串联组合 ． 将泵 3的进油 口与泵 1的出油 口相 接． 泵1 、 泵3 分别为低压和高压油路供油， 并保持压力恒定． 在挖掘机作业过程中， 当恒压柱塞变量泵 3 的出口压力达到调定值， 其出口流量趋于零时， 系统所需的高压油 由蓄能器 6提供 ， 回馈 的高压油也 由蓄 能器 6吸收， 而泵 l除保持低压油路的压力外主要起补油作用 ， 此时， 整个液压 回路实际上是 1个闭式 回 路， 能耗较低． 当需要高压泵供油时， 低压泵的输出油液可作为高压泵的输入， 倘若在某些时刻， 泵 1 的油 液不足， 则可通过单 向阀 2从油箱来补油． 这样组成的泵源， 既可以满足多工况挖掘机流量变化大的需求 ， 又能够充分利用油液， 减少溢流损失 ， 降低系统能耗． 卜低压定量叶片泵； 2 一 单向阀； 3 一 高压恒压柱塞变量泵； 4 一 二位四通换向阀3 5 一 新型液压变压器； 6 一 蓄能器； 7 一 二位二通换向阀； 8 一 缓 冲限压阀； 9 一 液压缸 ； 1 0 一 液压马达 ； 1 1 - 压力 阀； 1 2 一 三位四通换 向阀 ； 1 3 一 溢流阀 图 2 挖掘机恒压网络二次调节液压系统原理图 F i g． 2 Ci r c u i t d i a g r a m o f CPR s y s t e m o f h y d r a ul i c e x c a v a t o r 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 中国工程机械学报 第 7卷 现有负载敏感系统通过控制负载敏感泵和主换向阀调节流量 ， 此时泵的性能好坏会直接影响执行元 件的工作性能． 恒压网络二次调节系统是用液压变压器这种二次元件调节流量的， 它可代替现有负载敏感 系统的主换向阀的功能 ， 并可消除动力源对执行元件的直接影响， 新型液压变压器暂用 的符号和 I n n a s 新 型液压变压器实物 。 如图3 ， 4 所示． 文献E l i 介绍的恒压网络基本框架中， 将液压变压器的负载口 B口 和高压口 A口 分别与执行元件两腔相连， 各子系统各自组成闭式回路， 虽然调节液压变压器可使 B口的 压力 P 高于 A口或低于 A口的压力 P ， 但这种连接方式难 以满足两腔压差变化范围大的需求． 由于多 功能挖掘机工作装置的液压缸因多工况需要 ， 其无杆腔的压力可能高于有杆腔 ， 也可能低于有杆腔 ， 且两 腔压差变化范围要求较大， 因此本系统改为将执行元件一腔接液压变压器负载 口而另一腔接低压油路， 并 以二位四通换向阀 4换向， 整个恒压 网络形成 1 个闭式回路． 这样既满足了多功能挖掘机的需要， 增大了 油缸两腔压差的变化范围， 同时又降低了活塞所受压力， 并有利于降低系统的温度． pA 图 3 液压变压器的符号 Fi g． 3 Si g n o f h y d r a ul i c t r a n s f o r me r 图 4 l n n a s新型液压变压器 实物图 Fi g ． 4 I nn a s h y d r a ul i c t r a n s f o r me r 挖掘机液压系统具有多个执行元件 ， 采用这种新型液压变压器后与现有系统相比还具有 以下优点 第 一 ，液压变压器可以根据负载的需要调节进入执行元件的油液压力， 该压力既可高于高压油路也可低于高 压油路， 它弥补了现有系统通过反馈最高负载压力来调节负载敏感泵的缺陷， 而将控制改在负载端 ， 只要 根据各负载压力控制各 自的液压变压器， 各子系统之间相互独立， 如同控制单执行元件系统一样方便， 同 时还消除了现有系统非最高负载压力回路使用压力补偿器所带来的节流损失． 第二， 液压变压器是双向运 动的[3 ] ， 当受负值负载时， 液压变压器反转， 执行元件的压力油经负载口流入， 由高压口回馈到高压油路的 蓄能器中， 可使系统的势能和制动能得到回收， 且能量回收的可控性好 ． 第三 ， 通过调节液压变压器配流盘 的角度可以控制工作装置的加减速和能量回收的速度， 并防止动臂等因自 重而超速下降， 它替代了现有系 统中单向节流阀的功能 ， 提高了执行机构速度的可控性 ， 又进一步减少了节流损失 ． 其次， 为使恒压网路二次调节技术更好地与挖掘机液压系统的功能相结合， 在子系统中多处使用了二 位换向阀7 ， 这种换向阀左位为单向阀， 而右位是接通的． 执行机构工作时， 换向阀均工作在右位， 只起接 通回路的作用， 而进人执行元件的油液的流量和压力根据负载需要完全由新型液压变压器调节； 执行机构 需要锁紧时， 将换向阀换至左位 ， 用单向阀锁紧， 其泄漏比用三位四通换 向阀中位锁紧小． 根据挖掘机液压系统的要求 ， 左右行走马达子系统需要具有锁紧和限速的功能 ， 但是挖掘机行走系统 的制动能是一项不可忽略的回收能源 ， 而现有的限速回路不适用于液压变压器 的双向工作需要 ， 因此本系 统将现有限速回路中的单向阀换成二位换 向阀 7 ， 其正常工作时均处在左位单 向阀位置， 只有在能量回收 时才处于右位 ． 当行走子系统需要锁紧时， 将三位四通换向阀 l 2 换到中位， 同时利用限速回路中二位换向 阀左位的单向阀实现锁紧． 这样 ， 改进后的限速回路既保留原回路的限速功能 ， 又能够用于锁紧， 并适用于 液压变压器的双向工作需要 ． 此外， 蓄能器作为恒压网络二次调节系统的必要组成， 用来吸收泵输出的多余油液和系统回收的油 液， 并作为形成闭式回路时系统的油源， 节约了能源， 提高了油液的利用率． 本系统高压油路的蓄能器也采 用液压变压器控制， 其好处是 第一 ， 系统刚启动时 ， 蓄能器处于不稳定 区， 此时不仅不会消除系统脉动， 反 而会增加脉动， 采用液压变压器可提高蓄能器的初始工作压力 ， 使其很快进入稳定区， 达到较好的吸收脉 动效果； 第二 ， 有利于蓄能器吸收能量时发挥最优化的储能效果并保持恒压网络的稳定[ 4 ； 第三， 能实现恒 压网络的功率完全匹配L5 ； 第四， 提高了蓄能回路的可控性． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 林述温 ． 等 1种挖掘机恒压网络二次调节液压系统及 其能耗分析 2 能耗对 比与分析 为了进一步论证恒压 网络二次调节技术运用于挖掘机液压系统的可行性及其节能效果 ， 以 S WE 8 5 一 E 反铲挖掘机为例， 并假设挖掘机不行走和回转 ， 仅工作装置进行工作． 初始姿态动臂关节转角为 4 0 。 ， 斗杆 和铲斗关节转角均为 一4 0 。 ； 动臂液压缸活塞以 0 ． 2 m ． s I 1 的速度收缩 ； 当铲斗末端到达回转中心原点所 在水平面以下 1 m的挖掘位置时， 动臂液压缸停止工作 ， 斗杆和铲斗液压缸 以 O ． 1 m ． s 速度同时进行 挖掘； 挖掘结束后 ， 动臂液压缸活塞以 0 ． 1 5 m． s I 1 的速度伸 出提升工作装置 ， 铲斗液压缸活塞以 0 ． 0 3 m ． s I 1 的速度伸出以防止铲斗 中的土倒出． 模拟挖掘阻力时 ， 切向挖掘阻力按公式 F K。b h计算[ 6 ] ， K。 为挖掘比阻力 ， 取 K。 2 0 N．c m～， h为切削深度， b为切削宽度 ； 法向挖掘阻力按公式 F 计 算[ 6 ] ， 取 0 ． 3 4 ． 切向挖掘阻力和法向挖掘阻力模拟曲线如图 5 ， 6所示． Z ＼ - R 西 幂 厦 尽 图 5 切向挖掘阻力 F。 模拟曲线 Fi g． 5 Ft s i mu l a t i o n c u r v e Z ＼ R 爱 辖 厦 燃 图 6 法 向挖掘 阻力 F 模拟 曲线 Fi g ． 6 F s i mu l a t i o n c u r v e 通过 MA T L A B进行仿真 ， 仿真时间 6 S t 仿真过程的动力学方程简化表示[ 7 ] 如下 ．． ． ． T i D 玎 0 H伽 0 f Gi F l d F t ， F 1 式中 T i 1 ， 2 ， 3 分别为动臂 、 斗杆和铲斗各关节力矩 ； D i 1 ， 2 ， 3 ； J 1 ． 2 ， 3 分别为转动惯量 ． 或耦合惯量 ≠． ； 0 ， 0 i ， 0 i 1 ， 2 ， 3 分别为动臂 、 斗杆和铲斗的关 节转角、 角速度 和角加速度 ； H潍 i1 ， 2， 3 ；．7 1 ， 2 ， 3 ；k1 ， 2 ， 3 分别为关节间的向心力或哥式力作用项 ； G 1 ， 2 ， 3 为动臂、 斗 杆和铲斗重力项 ； F F ， F 为挖掘阻力． 忽略摩擦力作用项 ， 由动臂 、 斗杆和铲斗各关节力矩可得到各 液压缸的受力． 图 7是该工况挖掘机动臂液压缸 、 斗杆液压缸和铲斗液压缸的受力 曲线 ， 其 中以受拉为正， 受压为负． 图中， 0 ～1 ． 2 3 1 S 为工作装置由初始位置下降至挖掘表面阶段， 动臂液压缸受压， 斗杆和铲斗液压缸受拉； 1 ． 2 3 1 3 ． 8 0 2 s 为挖掘阶段 ， 动臂液压缸 由于挖掘阻力的影响， 逐渐 由受压变成受拉 ， 在挖掘阻力最大时 受到最大拉力 ， 之后开始减小 ， 而斗杆和铲斗液压缸则 由受拉转为受压 ， 在挖掘阻力最大时受到的压力最 大 ； 3 ． 8 0 2 6 ． O 0 0 S 动臂上升 ， 且增加 了铲斗中的土重 ， 使其所受压力增大 ． 由于 0 ～1 ． 2 3 1 S 阶段动臂油 缸受压 ， 其方向与此时活塞的运动方 向相同， 为负值负载， 现有负载敏感系统在该阶段主要采用节流调速 ， 难以实现动臂的平稳运动 ， 而且负值负载产生的能量此时转化为热能， 对整个系统带来不利影响． 此外， 整 个过程存在复合运动且各液压缸的负载不相等， 而现有负载敏感系统是根据最高负载压力调节液压泵， 因 此， 复合动作中负载较小的子系统将存在节流损失． 为论证挖掘机恒压网络二次调节系统比现有系统具有更好的节能特性， 对其采用三种不同的液压控 制系统， 执行上述工况并进行能耗对比． 第一种是现有负载敏感系统典型回路， 图8 是这种回路的功率损失变化曲线， 图 9 是整个过程液压泵 输出功率曲线． 图8 中动臂下降阶段， 能量损失很大， 主要是负值负载提供的功率全部损失引起的； 挖掘和 提升阶段的功率损失主要是系统根据最高负载压力调节变量泵， 其他负载使用压力补偿阀调整而产生的 节流损失． 整个过程油泵提供功率 6 0 ． 9 9 9 k W， 能量损失 3 7 ． 1 9 2 k W， 其 中负值负载产生的能量 2 3 ． 4 2 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 中国工程机械学报 第 7卷 k W全部损失 ， 整个过程能量利用率为 5 5 ． 9 5 ％． Z ＼ 猷 昼 荣 图7 各液压缸的受力情况 Fi g ． 7 Fo r c e d c u r v e o f b o o m， a r m a n d b u c k e t c y l i n d e r 图 8 第一种 系统的功率损失曲线 Fi g． 8 Po we r l o s s c u r v e o f t h e fir s t s y s t e m ， 第二种液压系统与第一种基本相同， 仅其动臂回路改用文献E 8 7 提出的再生控制回路， 图1 0 是该回路的 功率损失曲线， 图 1 1是液压泵输出功率 曲线． 动臂下降时， 通过再生阀组控制动臂油缸上、 下腔连通形成差 动连接， 并通过恒流量阀芯的开度， 来控制再生流量和动臂的下降速度， 该过程靠重力驱动动臂下降， 不消耗 油泵功率； 挖掘和提升阶段与第一种回路相同． 整个过程油泵提供功率 5 9 ． 4 8 8 k W， 能量损失 3 4 ． 1 7 0 k W， 其 中负值负载产生的能量 2 3 ． 4 2 6 k W 中有 1 ． 5 1 0 k W得到利用， 整个过程能量利用率为 5 8 ． 7 9 ％． ≥ 诗 丑 舞 趟 蜓 图9 第一种系统液压泵输出功率 Fi g ． 9 Po we r c u r v e o f p u mp i n t h e fir s t s y s t e m 妻 辎 褂 督 图1 0 第二种系统的功率损失曲线 Fi g ． 1 0 Po we r l o s s c u rv e o f t h e s e c o nd s y s t e m 第三种液压系统是本文所采用的恒压网络二次调节 回路 ， 各子系统并联在恒压网络上且相互独立 ， 根 据各子系统负载大小调节各 自的液压变压器实现油缸速度的控制． 整个过程， 将负值负载提供的功率充分 回收， 回收所得高压油经变压器高压1 I A口 回馈至高压油路， 由高压油路的蓄能器回收再利用． 由于新型液压变压器采用了“ 浮杯原理” ， 内部摩擦很小， 于是负载口 B口 压力值按下式计算 3 ] s in 0 号 式中 ， 】 ， e ， rr 分别为液压变压器高压口、 负载I 1 、 低压口的压力； q ， q e ， q 分别为高压口、 负载口、 低 压 口的流量 ； 0为配流盘旋转角度； a为均布的 A， B ， T等 3个槽 口对应的吸排油包角 ， 取 2 n ／ 3 ． 液压变压器 3个槽 口的流量分别为 。 ] 2 S r z s in s i n 詈s i n O I { g e 一 2 s s in 卢 sin 号 s in 0 十 号 3 l q 2 S sin p sin 号 一 式中 S ， r ， ， 卢分别为变压器柱塞横截面面积、 变压器主轴半径、 柱塞数、 斜盘倾角， 均为常量； n为变压 n 一 一 √ p 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 林述温 ， 等 1 种挖掘机恒压网络二次调节液压系统及其 能耗分析 5 7 器转速 ， 当变压器 向负载输出能量时 n取正值， 从负载吸收能量时 住取负值 ． 根据各液压缸的负载压力调节 0 ， 使各液压缸实现匀速运动． 由式 3 可得 q A 一 4 s in 0 詈 由式 4 可计算回馈的高压油的流量． 恒压网络的高压油路压力 P 取 2 0 MP a ； 低压油路的压力 P T 取 0 ． 5 MP a ． 图 1 2是该回路的功率损失曲线 ， 图 1 3是恒压网络的输 出功率曲线 ． 整个过程 由于采用液压 变压器进行各子系统独立控制， 几乎消除了节流损失 ， 总能量损失仅为 0 ． 2 9 4 k W． 全过程负值负载提供 2 3 ． 4 2 6 k W 功率 ， 以及承受负值负载时油缸吸收低压 油 0 ． 6 3 6 k W， 共 2 4 ． 0 6 2 k W 功率， 其 中 2 3 ． 8 2 1 k W 经液压变压器转化为高压油得以回收再利用． 因此， 原本需要恒压网络供油 4 9 ． 1 5 7 k W， 实际只消耗恒压 网络供油 2 5 ． 3 3 6 k W， 且能量利用率达到 9 9 ． 4 ％． 图 9 ， 1 1 ， 1 3中， 消耗液压系统功率为正 ， 液压系统回收功率为负． 图 9表明第一种系统全过程都需液 压系统供油 ， 消耗液压能 6 0 ． 9 9 9 k W； 图 1 1 表明第二种液压系统在动臂下降阶段不消耗液压能 ， 全过程共 消耗液压能 5 9 ． 4 8 8 k W， 比第一种情况减少 了 2 ． 4 8 ％， 节能效果不 明显 ； 图 1 3表 明第三种液压系统在动 臂下降阶段和挖掘初始阶段却能回收液压能以供再利用， 全过程实际只消耗恒压网络液压能2 5 ． 3 3 6 k W， 比第一种系统减少了 5 8 ． 4 6 ％， 节能效果明显． 蔓 斛 丑 婚 楚 图 l l 第二种系统液压泵输出功率 Fi g． 1 1 P o we r c u r v e o f p u m p i n t h e s e c o n d s y s t e m 3 结论 蔓 2 5 0 瓣 O l 2 3 4 5 6 t ／ S 图 l 2 第三种系统的功率损失曲线 Fi g． 1 2 Po we r l o s s c u r v e o f t h e t hi r d s y s t e m 妻 ＼ 斟 弭 簿 蹲 匿 掣 图l 3 第三种系统中恒压网络输出功率 Fi g ． 1 3 Po we r c u r v e o fc o n s t a n t p r e s s - a r e r a i l i n t h e t h i r d s y s t e m 通过对挖掘机具体工况的模拟和不同液压回路的能耗分析对 比， 结果表明恒压 网络二次调节液压系 统 比现有负载敏感系统节约了 5 8 ． 4 6 ％的能量， 且能量的利用率达到 9 9 ． 4 ％， 几乎消除了整个工况中的位 能损失和节流损失 ， 节能效果显著． 对于多工况挖掘机， 除了工作装置 的位能可以回收外 ， 还有 回转惯性 能 、 行走惯性能等也具有很大的回收节能空间． 因此， 基于恒压网络二次调节技术的挖掘机液压系统具有 广泛的发展前景． 参考文献 [ 1 ] X U B i n g 。 Z H A N G B i n ， O U Y A N G X ia o p i n g ， e t a 1 ． T h e C P R s y s t e m a d o p t i n g a n e w h y d r a u l i c t r a n s f o r m e r t o d r i v e l o a d s a n d i t s d e s i g n [ C ] ∥ P r o c e e d i n g s o f t h e S i x t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e O F t F l u i d P o we r Tr a n s mis s i o n a n d Co n t r o l I C FI 20 05 ． Ha n g z h o uCh i n e s e Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g S o c i e t y。 2 0 05 1 0 01 0 4． E 2 3 R Y D B E R G K E ． H y d r a u l i c a c c u m u l a t o r s a s k e y c o m p o n e n t s i n e n e r g y e ff i c i e n t m o b i l e s y s t e m s [ C ] } } P r o c e e d i n g s o f t h e S ix th I n t e r n a t i o n a l Co n f e r e n c e o n Fl u i d P o we r Tr a n s mis s i o n a n d Co n t r o l I CFP 2o 0 5 ． Ha n g z h 0 u Ch i n e s e Me c ha n i c a l En g i n ee r i n g S o c ie t y， 2 0 0 5 1 2 41 2 9． I- 3 ] 欧阳小平． 液压变压器的研究[ D ] ． 杭州 浙江大学， 2 0 0 5 ． O U Y A N G X ia o p i n g ． R e s e a r c h o n the h y d r a u l i c t r a n s f o r me r E D ] ． H a n g z h o u Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ， 2 0 0 5 ． 下转第 7 6页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 6 中国工程机械学报 第 7卷 3 结论 本文以电动机矢量控制理论为基础 ， 采用型号是 S P MC 7 5 F 2 3 1 3 A单 片机作为变频控制系统 的控制 器 ， 将带转矩内环的转速、 磁链闭环矢量控制原理应用于环链电动葫芦的驱动机 电上 ， 将电动葫芦的三相 交流异步电动机等效成直流电动机 ， 实现了转矩和磁链的解耦控制 ． 实验结果表明 该控制系统能够实现 转速变化的快速响应 ， 同时输出转矩也被控制在期望的范围内， 使驱动机电获得 了 良好的速度特性 ， 满足 了电动葫芦的工况要求 ， 使电机调速平稳 ， 延长了电机的使用寿命 ， 提高了作业效率． 参考文献 I l l 赵炯， 方皓． A T m e g a 1 6 2 单片机与交流电机调速控制研究[ J ] ． 中国工程机械学报， 2 0 0 6 ， 4 4 4 7 8 ～ 4 8 2 ． Z H A O J o n g ， F A N G H a o ． A C m o t o r s p e e d c o n t r o l b a s e d o n A T m e g a 1 6 2 S C M[ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f C o n s tr u c t i o n M a c h i n e r y ， 2 0 0 6 ， 4 4 4 7 84 8 2 ． [ 2 ] 杨尧． 变频调速技术在集中空调中的应用[ J ] ． 中国工程机械学报， 2 0 0 6 ． 4 3 3 7 5 3 7 8 ． N G Y a o ． A p p l i c a t i o n o f fr e q u e n c y c o n v e r n in g t e c h n o l o g y f o r c e n tr a l i z e d a i r c o n d i t i o n e r s [ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f C o n s t r u c t io n Ma c h i n e r - 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