工程机械能量回收关键技术及应用9787111766322
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作者林添良, 沈伟, 张斌等编著
出版社机械工业
ISBN9787111766322
出版时间2024-12
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定价99元
货号32280552
上书时间2025-01-08
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作者简介
林添良，华侨大学机电学院，教授，博士，博士生导师，中国流体传动与控制学会委员，中国液压学会秘书长，福建省流体传动与控制学会理事，福建省液压系统综合试验平台总负责人，华侨大学机电学院院长，入选福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划。发表论文50余篇，其中SCI/EI30余篇，申请国家发明专利28项，已经授权13项，出版著作5部，主持了13项国家级省部级项目。在国内属于最早从事工程机械能量回收技术方面的研究，已经先后提出了多种能量回收方案，部分方案已经应用于各主机厂，并在国内外首次提出了针对溢流损耗的能量回收技术。
目录
目录
前言
第1章能量回收系统简介1
1.1能量回收系统的研究背景及意义1
1.2能量回收对象的类型3
1.2.1负值负载4
1.2.2非负值负载4
1.3能量回收工况分析5
1.3.1高频机械臂势能可回收工况分析5
1.3.2高频行走制动动能工况分析10
1.3.3低频机械臂势能回收工况分析15
1.3.4卷扬势能工况16
第2章能量回收系统类型21
2.1储能元件的类型和特性分析21
2.1.1电量储能单元21
2.1.2液压蓄能器26
2.1.3储能单元特性分析28
2.2能量转换单元工作原理29
2.2.1电动/发电机29
2.2.2四象限泵36
2.3能量回收系统的分类48
2.3.1无储能元件的能量回收系统49
2.3.2机械式能量回收52
2.3.3液压式能量回收53
2.3.4电气式能量回收54
2.3.5复合式能量回收55
2.4汽车能量回收技术在工程机械中的移植性63
2.4.1机械臂势能回收系统63
2.4.2液压挖掘机上车机构回转制动能量回收系统64
2.4.3装载机行走制动和汽车行走制动的异同点66
2.5作业型挖掘机和行走型装载机的能量回收技术异同点67
2.5.1能量回收的来源和回收能量与驱动能量的比重不同67
2.5.2能量回收的途径不同68
2.5.3能量回收的效率不同68
2.5.4能量回收的控制策略不同69
第3章液压式能量回收系统71
3.1液压式能量回收系统基本工作原理71
3.1.1流量耦合型71
3.1.2转矩耦合型74
3.1.3力耦合型74
3.2液压式能量回收技术难点75
3.2.1回收能量再释放技术75
3.2.2液压蓄能器压力被动控制77
3.2.3防止不同压力等级液压油切换时的压力冲击和节流损失技术79
3.2.4液压蓄能器的能量密度较低79
3.2.5液压式回收的效率80
3.2.6液压蓄能器的参数可调81
3.2.7液压蓄能器的安全性问题81
3.3液压式能量回收再利用技术的分类及研究进展82
3.3.1基于液压控制阀的能量再利用82
3.3.2以液压蓄能器为动力油源的能量再利用90
3.3.3基于液压马达或四象限泵的能量回收再利用98
3.3.4基于二次调节静液传动技术103
3.3.5基于三通/四通液压泵的液压回收技术104
3.3.6基于二通矩阵的液压式能量回收与释放系统108
3.3.7基于平衡单元的回收技术109
第4章电气式能量回收系统120
4.1电气式回收系统特性分析120
4.1.1基本结构方案120
4.1.2系统建模及控制特性分析120
4.2电气式能量回收系统的关键技术125
4.2.1能量回收效率125
4.2.2操控性能127
4.2.3经济性127
4.3能量转换单元的效率特性分析及优化128
4.3.1液压马达效率模型及分析128
4.3.2永磁同步发电机效率模型及分析138
4.3.3超级电容效率特性分析142
4.3.4能量转化单元的效率优化控制策略146
4.4案例1：挖掘机机械臂势能电气式能量回收系统 148
4.4.1系统级研究进展148
4.4.2能量回收控制方法153
4.4.3关键元件163
4.5案例2：挖掘机回转制动动能电气式能量回收系统165
4.5.1传统液压回转系统特性分析166
4.5.2电动回转及能量回收系统168
4.5.3液压马达-发电机转台能量回收技术178
4.5.4液压马达-电动机回转复合驱动系统187
4.6案例3：电动装载机行走制动动能电气式能量回收系统190
4.6.1电动装载机行走再生制动系统分析190
4.6.2基于模糊控制的制动意图识别策略195
4.6.3整车行走再生制动和液压制动协同控制策略214
4.6.4试验平台搭建与试验233
4.7案例4：卷扬势能电气式能量回收系统247
4.7.1电动卷扬驱动与能量再生系统方案设计247
4.7.2基于电动卷扬驱动与能量再生系统控制策略247
4.7.3电动卷扬驱动与再生仿真248
4.7.4电动卷扬驱动与再生试验250
第5章四象限泵能量回收与再释放关键技术253
5.1案例1：旋挖钻机卷扬势能四象限泵能量回收与再释放技术253
5.1.1旋挖钻机能耗分析和卷扬势能回收方案254
5.1.2控制策略261
5.1.3仿真266
5.1.4旋挖钻机卷扬势能回收系统试验269
5.2案例2：汽车起重机整车行走制动动能回收与再释放技术278
5.2.1汽车起重机整车行走制动动能回收方案278
5.2.2汽车起重机整车行走制动动能回收效率的仿真281
5.2.3汽车起重机整车行走制动动能回收效率的试验测试285
5.3案例3：起重机转台回转制动动能回收与再释放技术286
5.3.1转台制动动能回收方案286
5.3.2回转机构的仿真控制模型288
5.3.3回转机构的控制策略290
5.4案例4：基于电动/发电-四象限泵能量回收与再释放技术294
5.4.1方案构型294
5.4.2控制策略295
5.4.3仿真297
第6章溢流损失能量回收系统306
6.1溢流损失简述306
6.2溢流损失液压式能量回收与再生原理307
6.2.1溢流损失液压式能量回收原理307
6.2.2溢流损失液压式能量再生原理308
6.3溢流损失电气式能量回收与再生原理310
6.3.1溢流损失电气式能量回收原理310
6.3.2溢流损失电气式能量再生原理311
6.4能量回收单元对工作性能的影响规律312
6.4.1系统数学模型建立312
6.4.2比例溢流阀出口背压仿真318
6.5溢流损失液压式回收控制策略325
6.5.1液压蓄能器参数优化匹配325
6.5.2溢流损失液压式回收与再生控制策略327
6.5.3溢流损失液压式回收与再生仿真328
6.5.4溢流损失液压式能量回收系统试验334
6.6溢流损失电气式能量回收控制策略344
6.6.1基于压力补偿的阀口压差闭环控制策略344
6.6.2系统压差控制仿真分析348
6.6.3溢流损失电气式能量回收系统试验350
6.7案例：节流调速系统的溢流损失能量回收355
第7章节流损失能量回收系统359
7.1节流损失简述359
7.2节流损失液压式能量回收系统361
7.2.1液压式能量回收方案361
7.2.2工作特性362
7.2.3仿真分析362
7.3节流损失电气式能量回收系统364
7.3.1电气式回收方案原理364
7.3.2新型流量阀的控制特性仿真365
7.4案例：新型节流损失回收压差调速试验369
7.4.1试验平台搭建369
7.4.2不同调速方法的对比试验373
7.4.3基于操控与高效回收平衡的变压差泵阀复合调速控制策略试验377
第8章能量回收技术的关键技术与发展趋势386
8.1能量回收关键技术386
8.1.1高效且具有良好操作性的机械臂势能快速回收技术386
8.1.2具有大惯性、变转动惯量和高频负载特性的转台制动动能回收技术387
8.1.3非对称执行器的流量补偿技术388
8.1.4势能回收系统效率优化的结构参数匹配390
8.1.5能量转化单元的控制方法390
8.1.6轮式工程机械再生制动与摩擦制动的合理分配控制390
8.1.7多执行器的不同可回收能量的耦合391
8.1.8整机和能量回收系统的耦合单元391
8.1.9整机和能量回收系统的全局与局部协同优化管理技术393
8.1.10基于能量回收单元的电液控制及集成技术393
8.1.11评价体系393
8.2能量回收技术的发展趋势394
8.2.1新型驱动和回收一体化电作动器394
8.2.2四象限高功率密度电动/发电机-液压泵/马达396
8.2.3驱动与再生一体化的新型电液控制技术398
8.2.4机电液复合式回收技术399
8.2.5新型液压蓄能器399
8.2.6基于电液平衡的能量回收技术401
8.2.7能量回收在液压元件中的应用403
参考文献405
内容摘要
本书从工程应用角度对工程机械能量回收技术进行了系统和详细的介绍，全面总结了作者及国内外工程机械能量回收的最新研究进展、关键技术、不同类型工程机械能量回收的特点及解决方案，并给出了典型的应用案例，是工程机械能量回收关键技术的集大成者。全书共分8章，简介了工程机械能量回收对象的类型和能量回收工况分析，说明了能量回收系统类型，详细介绍了液压式能量回收系统的基本工作原理、技术难点和分类及研究进展；重点围绕案例详细阐述了电气式能量回收系统和基于四象限泵能量回收与再释放关键技术；并对液压系统的溢流损失和节流损失的能量回收系统进行了详细讨论；最后对能量回收技术的关键技术与发展趋势进行了总结与展望。
本书可为有志于在工程机械双碳节能领域从事相关研究和应用的技术人员提供研究思路、方案和应用案例，也可作为机械类专业本科生、研究生的教材或主要参考书，还可作为专业技术人员和管理人员的专业培训用书。
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