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  • 云梯车机液混合传动系统馈能特性是什么???    东莞石碣云梯车出租
    新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2017-12-304    文字:【】【】【

          云梯车机液混合传动系统馈能特性是什么???   东莞石碣云梯车出租,  云梯车出租,  东莞云梯车出租   馈能特性及制动能量再生除了无级调速特性外,机液混合传动系统还有较为显著的特性——馈能特性,也就是对行驶过程中部分能量进行回收、存储及再利用,最直接的就是制动能量,实现该功能的模块称之为制动再生系统,该系统能够在车辆制动时有效回收制动能量,并将转化为液压能储存在蓄能器中,在适当时候供倒车、启动、加速、紧急制动等短时间工况使用,既节省燃料提高燃油经济性,又减少污染物排放。传统纯机械传动系统制动时,制动刹车片摩擦生热消耗掉大部分惯性能量,频繁制动会不断磨损制动刹车片,缩短使用寿命;在要求不高的减速工况时,部分动能以阻力做功形式散失,若采用该系统可减少散失量,并补充系统自身能量。在车辆制动(或减速)过程中,系统能量以内部消耗和各种阻力做功消耗,大部分动能因各种阻力以热能形式散失掉,少部分能量可被回收利用,此时制动加速度大于同等情况下自由滑行加速度。



         
       从功能角度来讲,机液混合传动系统的功能体现在二次元件和液压蓄能器的工作状态。其中,二次元件也就是变量泵/马达,作为能量转换元件,液压泵将机械能转化为液压能,在制动时可将部分动能回收,而液压马达将液压能转化为机械能,从液压支路获取能量并驱动负载。作为能量储存元件,液压蓄能器储存液压泵回收的惯性能量,并根据工况及系统要求输出能量进行驱动。  整个机液混合传动系统中C1、F2接合,F1断开,则进入制动再生模式,即制动再生系统生效,结构。


        元件3为液压元件,在正常制动或特殊减速工况中的工作模式为液压泵,车辆惯性能量驱动液压泵,惯性能量转化为液压能,并储存到高压蓄能器,此外元件3输出一负载转矩,辅助制动。元件2和元件5为电磁换向阀,受控制器控制,仅仅是根据需求开关蓄能器,不能调节液压系统的流量和压力,溢流阀起安全保护作用。(该阀门控制结构也同样用于调速模式,即在倒车和双功率流加速II情况下,以液压马达的工作模式运行,高压蓄能器释放能量驱动马达工作以机械能输出,驱动车辆完成特殊工况).



        制动再生系统关键部件参数设计,   二次元件选型分析馈能模式,必须对液压元件II的工作状态进行分析,该元件为双可逆变量泵/马达,可通过调节斜盘的倾斜方向和角度来改变其转向与排量,具体体现为输出转矩-转速的四象限特性。其中二次元件由液压马达工作模式过渡到液压泵模式时,开始制动能量回收,是负载拖动;而二次元件由液压泵模式过渡到液压马达模式时,开始输出能量,是拖动负载。




         制动再生系统结构,   假设二次元件以液压马达工况排量V为正,液压泵工况排量为负,此外高压蓄能器输出流量Q为正,反之为负,功率输出为正、输入为负,则对按象限顺序对二次元件工作状态分析如下:(1)第一象限为液压马达工况,其排量V、输出转矩M2和转速ω为正,由P=pQη可知功率为正,二次元件进行功率输出,系统处于正向加速状态,故此时就工况分析为正向行驶工况。(2)第二象限为液压泵工况,其排量V为负,斜盘倾斜方向发生改变,油液从低压蓄能器经二次元件流入高压蓄能器,流量Q为负,输出转矩M2为负(即转矩输入),而其转速ω方向保持不变,由P=pQη可知功率为负,二次元件进行功率输入,视为能量回馈,且处于正向减速状态,为制动(或部分减速)能量回收工况。(3)第三象限为液压马达工况,其排量V为正,斜盘倾斜方向不变,但油液从高压油路流向二次元件,流量Q为正,而输出转矩M2和转速ω为负,由P=pQη可知功率为正,二次元件进行功率输出,但因转速方向,系统处于负向加速状态,故此象限可以视为双功率流加速1工况。(4)第四象限为液压泵工况,其排量V为负,斜盘倾斜方向再次改变,油液从低压油路经二次元件流入高压油路,流量Q为负,输出转矩M2为正,而其转速ω方向不变,由P=pQη可知功率为负,二次元件进行功率输入,视为能量回馈,且处于负向减速状态,为倒车减速工况。


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        二次元件具体参数匹配,  二次元件的选型首先保证系统安全,不允许存在超载,分析如下:在理想怠速工况,太阳轮零转速,当液压元件I锁止齿圈,即此时液压元件I的输出转矩等于发动机输出转矩,且液压支路压力不能超过系统安全压力。液压元件I的转矩计算如下:M1P1V12π.   发动机输出转矩与液压元件I转矩的关系为:Meng1i1i1i3M1,   可得到液压元件I的最大排量:V1max2πi1i31i1P1maxMeng.   若仅靠蓄能器能量完成倒车工况,则必然存在纯液压驱动,液压元件II必须有足够大排量满足倒车时车轮输出转矩,且此时液压支路压力要小于系统安全压力。因此,液压元件II的转矩计算如下:M2P2V22π.  而车轮驱动转矩:Mwib1i2i2i5M2,  可得到液压元件II的最大排量:V2max2πi2i5ib1i2P2maxMw.   根据以上选型计算,对二次元件的选型结果进行数据总结,确定二次元件型号。以液压元件II参数为基准,同时考虑一定的安全余量(取安全系数为1.1),故设定两液压元件最大工作压力为38MPa。



          蓄能器参数设计,  1蓄能器选型机液混合传动系统的馈能特性在于对能量的回收与利用,用于储存能量的部件便是蓄能器,它是将二次元件回收的制动能量以液压能的形式储存起来,在适当的工况下用于驱动车辆和辅助制动。由于液压系统本身比较笨重,故在蓄能器的选型上,力求轻便,在功能上要求工作压力和流量较大,保压时间长,储存和释放能力强,反应灵敏,调压范围广等。蓄能器按加载方式分为弹簧式、活塞式、气体式三种。其中弹簧式蓄能器是利用弹簧变形进行能量充放,其结构简单、成本低,但受弹簧伸缩量限制,容量较小,多用于低压缓冲装置;活塞式蓄能器是利用重力积蓄能量,其压力稳定但体积笨重、灵敏度不高,仅用于暂存能量;气体式蓄能器是目前应用最广泛的蓄能器,基于玻意耳定律利用气体压缩膨胀充放能量,根据结构的不同,又分为直接接触式、活塞式、隔膜式、气囊式等。其中直接接触式为油液与气体直接接触,容量大、体积小、惯性小且反应灵敏,但系统稳定性差,多用于大流量中低压回路;活塞式是利用活塞油气分离,结构简单、尺寸小、工作可靠,但活塞惯性大,灵敏度不高,且磨损后容易泄漏,多用于吸收脉动;而气囊式由气囊隔开油液与气体,整体结构尺寸小,密封性好且气囊惯性小、反应灵敏、安装维护方便,但气囊与壳体制造成本较高。综合各种蓄能器特点与混合传动系统要求,优先选用气囊式蓄能器作为机液混合传动41系统的储能元件。




        蓄能器具体参数匹配,   蓄能器参数匹配设计,应在保证其安全可靠的情况下,以较少的容积储存较多的容量。涉及到的主要参数有气囊充气压力、气囊充气体积、最高工作压力、最低工作压力。一般情况下,蓄能器的最低工作压力P1与最高工作压力P2满足条件P2≤3P1,蓄能器最高工作压力越大,蓄能器有效排油量越大,输出功率越大,但会加大气囊负载,缩减气囊寿命,故蓄能器的最高工作压力P2小于系统所选液压元件II的额定压力即可。而最低工作压力P1要保证液压元件II在制动初始以液压泵模式输出足够大的反向转矩满足车辆制动要求。假设车辆在水平良好路面进行制动(包括部分减速工况),受到根据滚动阻力Ff、空气阻力Fw等影响,行驶平衡方程式分析此时工况为:FtFfFwδma,Ft为制动(或减速)时液压元件II提供的制动力(N),δ为旋转质量转换系数,m为总质量(kg),a为制动加速度(负值)(m/s2)。蓄能器充能极限为最低工作压力开始储能,此时车辆制动过,液压元件II以液压泵模式回收能量,此时液压元件II输出的驱动力矩等于车辆的阻力矩,故此时驱动力Ft为FtM2icrwη,η为效率,由于减速或制动工况车轮不抱死的情况均为滚动,即便涉及部分滑动,为了计算方便,以下均视为滚动阻力计算,即车轮的滚动阻力Ff为:Ffmgf,g为重力加速度(m/s2),f为滚动阻力系数。车辆受到的空气阻力Fw计算如下:Fw3.62CDAv221.15,CD为空气阻力系数,载货汽车一般为0.6~1.0,这里取0.6;A为车辆有效迎风面积(m2),v为车速(m/s)。可得到车辆制动(或减速)时的行驶方程式:M2icrwηmgf3.62CDAv221.15δma.   此外,车辆的旋转质量转换系数计算如下:δ1δ1δ2(4.12)其中δ1与车轮转动惯量有关,且无具体数据,故取经验值δ1=0.04,δ2与飞轮转动惯量有关,由于制动时仅是二次元件对能量进行回收,第一行星排与发动机是断开的,即相当于脱挡状态,故飞轮转动惯量不予考虑。故δ1δ11.04。蓄能器处于最低工作压力状态,且液压元件II达到最大排量时转矩M2为:M2P1V2max2π:P12πδmamgf3.62CDAv221.15rwηicV2max,   由于蓄能器本身作为储能元件,相当于一个辅助型动力源,同时考虑到液压系统的重量,对蓄能器容量要求不能太高,充气压力P0在理论上应等于最低工作压力,但考虑泄漏、充气温度影响,按经验取P0=(0.8~0.85)P1。蓄能器充放能过程可认为是在绝热环境内进行,故根据玻意耳定律可知:P0V0nP1V1nP2V2nconst,V1、V2分别表示蓄能器压力为P1、P2时的工作体积(L),n为气体多变指数,等温过程为1,绝热过程为1.4。  蓄能器充气体积与工作体积存在函数关系,而蓄能器的工作体积与蓄能器吸收的能量密切相关。由于该蓄能器是通过油液压缩气体储存能量,故蓄能器回收能量EA计算如下:EAV1V2PdV:EAV1V2P1V1nVndV即EAP1V1n1V2V1n11,   43V2V1P1P21,:EAP1V1n1P1P2−n1n1.   此为蓄能器以最低工作压力P1为初始压力开始回收能量,一直达到最高工作压力P2时,蓄能器所回收的总能量,也是蓄能器储存能量的上限。假设车辆在水平良好路面上制动(或减速),由行驶方程式得到制动能量平衡方程为:EEd12δmv212δmv02(4.20)式中,E、Ed为可回收能量和行驶阻力损失能量,其中EdEEw(J);v为制动终止车速(制动工况下为零,但减速工况中不为零)(m/s),v0为制动时初始车速(m/s)。制动工况中,车速从v0减到0,车轮克服摩擦损失的能量Ef为:EfmgfSmgfv022a,S为制动(或减速)过程车辆的行驶距离(m)。车辆克服空气阻力损失的能量Ew为Ewv003.62CDAv221.15v022adv3.62CDAv0484.6a,  可得到可回收的能量E为:E12δmv02mgfv022a3.62CDAv0484.6a.  蓄能器对可回收能量进行回收和储存,由于各种因素,其效率不可能达到100%,故蓄能器可以吸收的能量EA为:EAηE, 可以得到:V112δmv02mgfv022a3.62CDAv0484.6aηn1P1P2n1n1P1,  根据玻意耳定律,可以得到蓄能器充气体积V0为:V0P1P01n12δmv02mgfv022a3.62CDAv0484.6aηn1P1P2n1n1P1,根据以上选型计算,对蓄能器的选型结果进行数据总结,确定蓄能器型号.



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    点击次数:931  更新时间:2017-12-30  【打印此页】  【关闭
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