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工程机械能量回收关键技术及应用

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。

封面
书名页
版权
前言
第1章 能量回收系统简介
 1.1 能量回收系统的研究背景及意义
 1.2 能量回收对象的类型
  1.2.1 负值负载
  1.2.2 非负值负载
 1.3 能量回收工况分析
  1.3.1 高频机械臂势能可回收工况分析
  1.3.2 高频行走制动动能工况分析
  1.3.3 低频机械臂势能回收工况分析
  1.3.4 卷扬势能工况
第2章 能量回收系统类型
 2.1 储能元件的类型和特性分析
  2.1.1 电量储能单元
  2.1.2 液压蓄能器
  2.1.3 储能单元特性分析
 2.2 能量转换单元工作原理
  2.2.1 电动/发电机
  2.2.2 四象限泵
 2.3 能量回收系统的分类
  2.3.1 无储能元件的能量回收系统
  2.3.2 机械式能量回收
  2.3.3 液压式能量回收
  2.3.4 电气式能量回收
  2.3.5 复合式能量回收
 2.4 汽车能量回收技术在工程机械中的移植性
  2.4.1 机械臂势能回收系统
  2.4.2 液压挖掘机上车机构回转制动能量回收系统
  2.4.3 装载机行走制动和汽车行走制动的异同点
 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
  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
  2.5.2 能量回收的途径不同
  2.5.3 能量回收的效率不同
  2.5.4 能量回收的控制策略不同
第3章 液压式能量回收系统
 3.1 液压式能量回收系统基本工作原理
  3.1.1 流量耦合型
  3.1.2 转矩耦合型
  3.1.3 力耦合型
 3.2 液压式能量回收技术难点
  3.2.1 回收能量再释放技术
  3.2.2 液压蓄能器压力被动控制
  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
  3.2.4 液压蓄能器的能量密度较低
  3.2.5 液压式回收的效率
  3.2.6 液压蓄能器的参数可调
  3.2.7 液压蓄能器的安全性问题
 3.3 液压式能量回收再利用技术的分类及研究进展
  3.3.1 基于液压控制阀的能量再利用
  3.3.2 以液压蓄能器为动力油源的能量再利用
  3.3.3 基于液压马达或四象限泵的能量回收再利用
  3.3.4 基于二次调节静液传动技术
  3.3.5 基于三通/四通液压泵的液压回收技术
  3.3.6 基于二通矩阵的液压式能量回收与释放系统
  3.3.7 基于平衡单元的回收技术
第4章 电气式能量回收系统
 4.1 电气式回收系统特性分析
  4.1.1 基本结构方案
  4.1.2 系统建模及控制特性分析
 4.2 电气式能量回收系统的关键技术
  4.2.1 能量回收效率
  4.2.2 操控性能
  4.2.3 经济性
 4.3 能量转换单元的效率特性分析及优化
  4.3.1 液压马达效率模型及分析
  4.3.2 永磁同步发电机效率模型及分析
  4.3.3 超级电容效率特性分析
  4.3.4 能量转化单元的效率优化控制策略
 4.4 案例1:挖掘机机械臂势能电气式能量回收系统
  4.4.1 系统级研究进展
  4.4.2 能量回收控制方法
  4.4.3 关键元件
 4.5 案例2:挖掘机回转制动动能电气式能量回收系统
  4.5.1 传统液压回转系统特性分析
  4.5.2 电动回转及能量回收系统
  4.5.3 液压马达-发电机转台能量回收技术
  4.5.4 液压马达-电动机回转复合驱动系统
 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
  4.6.1 电动装载机行走再生制动系统分析
  4.6.2 基于模糊控制的制动意图识别策略
  4.6.3 整车行走再生制动和液压制动协同控制策略
  4.6.4 试验平台搭建与试验
 4.7 案例4:卷扬势能电气式能量回收系统
  4.7.1 电动卷扬驱动与能量再生系统方案设计
  4.7.2 基于电动卷扬驱动与能量再生系统控制策略
  4.7.3 电动卷扬驱动与再生仿真
  4.7.4 电动卷扬驱动与再生试验
第5章 四象限泵能量回收与再释放关键技术
 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
  5.1.1 旋挖钻机能耗分析和卷扬势能回收方案
  5.1.2 控制策略
  5.1.3 仿真
  5.1.4 旋挖钻机卷扬势能回收系统试验
 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
  5.2.1 汽车起重机整车行走制动动能回收方案
  5.2.2 汽车起重机整车行走制动动能回收效率的仿真
  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
 5.3 案例3:起重机转台回转制动动能回收与再释放技术
  5.3.1 转台制动动能回收方案
  5.3.2 回转机构的仿真控制模型
  5.3.3 回转机构的控制策略
 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
  5.4.1 方案构型
  5.4.2 控制策略
  5.4.3 仿真
第6章 溢流损失能量回收系统
 6.1 溢流损失简述
 6.2 溢流损失液压式能量回收与再生原理
  6.2.1 溢流损失液压式能量回收原理
  6.2.2 溢流损失液压式能量再生原理
 6.3 溢流损失电气式能量回收与再生原理
  6.3.1 溢流损失电气式能量回收原理
  6.3.2 溢流损失电气式能量再生原理
 6.4 能量回收单元对工作性能的影响规律
  6.4.1 系统数学模型建立
  6.4.2 比例溢流阀出口背压仿真
 6.5 溢流损失液压式回收控制策略
  6.5.1 液压蓄能器参数优化匹配
  6.5.2 溢流损失液压式回收与再生控制策略
  6.5.3 溢流损失液压式回收与再生仿真
  6.5.4 溢流损失液压式能量回收系统试验
 6.6 溢流损失电气式能量回收控制策略
  6.6.1 基于压力补偿的阀口压差闭环控制策略
  6.6.2 系统压差控制仿真分析
  6.6.3 溢流损失电气式能量回收系统试验
 6.7 案例:节流调速系统的溢流损失能量回收
第7章 节流损失能量回收系统
 7.1 节流损失简述
 7.2 节流损失液压式能量回收系统
  7.2.1 液压式能量回收方案
  7.2.2 工作特性
  7.2.3 仿真分析
 7.3 节流损失电气式能量回收系统
  7.3.1 电气式回收方案原理
  7.3.2 新型流量阀的控制特性仿真
 7.4 案例:新型节流损失回收压差调速试验
  7.4.1 试验平台搭建
  7.4.2 不同调速方法的对比试验
  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
第8章 能量回收技术的关键技术与发展趋势
 8.1 能量回收关键技术
  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
  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
  8.1.3 非对称执行器的流量补偿技术
  8.1.4 势能回收系统效率优化的结构参数匹配
  8.1.5 能量转化单元的控制方法
  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
  8.1.7 多执行器的不同可回收能量的耦合
  8.1.8 整机和能量回收系统的耦合单元
  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
  8.1.10 基于能量回收单元的电液控制及集成技术
  8.1.11 评价体系
 8.2 能量回收技术的发展趋势
  8.2.1 新型驱动和回收一体化电作动器
  8.2.2 四象限高功率密度电动/发电机-液压泵/马达
  8.2.3 驱动与再生一体化的新型电液控制技术
  8.2.4 机电液复合式回收技术
  8.2.5 新型液压蓄能器
  8.2.6 基于电液平衡的能量回收技术
  8.2.7 能量回收在液压元件中的应用
参考文献
封底

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