旋挖钻机动力头液压系统功率匹配节能技术研究

摘要

旋挖钻机在施工时，由于地质情况复杂、负载扭矩变化频繁，将会导致发动机的燃油效率不高，也使得液压系统不能充分利用发动机的输出功率。由此所造成的功率匹配损失不仅会浪费能源，还会减少设备的使用寿命。
　　本文针对旋挖钻机动力头系统中柴油发动机的基本特性以及液压系统的组成、工作原理进行了研究，分析了在施工过程中动力系统功率损失的主要因素，得出能量损失的主要原因是由功率匹配不当造成的。结合发动机-变量泵匹配的基本理论进行研究，对发动机进行调速控制，对液压泵进行功率、压力、流量控制和负载敏感控制。在此基础上，建立了基于全局的功率匹配方案，实现了发动机-变量泵-负载的联合匹配。该方案包含作用于调速器的转速感应控制、作用于变量泵的转速感应控制、极限负荷控制和分工况控制。以“220型旋挖钻机”为对象，建立全局功率匹配控制系统，基于AMESim软件，对动力系统进行仿真建模，并对钻孔作业进行能耗仿真研究。仿真与基础模型对比研究结果表明，全局功率匹配方案可降低整机的燃油消耗，节省能源，效率提高6％左右。

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第一章 绪论

1.1 旋挖钻机的应用背景及研究意义

1.2 国内外旋挖钻机节能控制技术研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 旋挖钻机动力系统及其能量损失分析

2.1 旋挖钻机动力头系统概述

2.2 柴油发动机的工作特性

2.3 旋挖钻机的液压控制系统

2.4 动力系统的功率损失

2.5 本章小结

第三章 基于全局的功率匹配节能控制研究

3.1 发动机与变量泵匹配的基本理论

3.2 柴油机调速控制

3.3 液压泵节能控制

3.4 作用于发动机调速器的转速感应控制

3.5 作用于变量泵的转速感应控制

3.6 极限负荷控制

3.7发动机的分工况控制

3.8 基于全局的功率匹配方案的建立

3.9本章小结

第四章 旋挖钻机节能控制系统建模与仿真

4.1 AMESim的软件简介

4.2 基础模型的建立

4.3 基于全局的功率匹配系统

4.4 旋挖钻机钻孔作业仿真及油耗分析

4.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢