甘蔗联合收割机功率匹配节能研究

【摘要】： 作为一种大功率的农业机械,甘蔗联合收割机节能性的好坏直接影响到其使用的经济性与可靠性。在实际的工作过程中,甘蔗联合收割机的负载经常处于变化之中,由此导致发动机转速的频繁剧烈波动,油耗严重。另外,由于收割机的作业工序复杂,执行元件庞杂,整个液压系统的压力、流量也会不断变化,溢流、节流损失严重。为减少能量的无功损耗,必须合理匹配收割机动力系统的功率。 甘蔗联合收割机液压系统之所以存在节流、溢流损失,最根本的原因就在于液压泵所提供的压力及流量与负载的需要不相匹配,往往大于负载的实际需求,于是这部分多余的液压能就以节流、溢流的形式被损耗掉。为合理匹配液压泵与负载的功率,基于收割机的特点,提出将负载敏感控制技术应用到收割机上,并对负载敏感系统进行了详细的设计与研究。结果表明,负载敏感系统能恰好提供负载所需要的压力与流量,具有较好的节能性。鉴于多执行器系统容易出现流量饱和现象,为合理匹配各执行机构的流量以提高甘蔗收割质量,论文还对甘蔗联合收割机多执行机构的分流技术进行了理论研究。 为合理匹配柴油机与液压泵的功率,提出对液压系统的压力进行检测、滤波,并据此设定柴油机的最佳节能点转速或最大功率点转速。 为实现对柴油机最佳转速的控制,根据现有机械离心式调速器的特点,首次提出了基于力反馈原理的柴油机电控化改造方案,并对转速控制系统进行了详细的设计与仿真研究。结果表明,该方案能够实现对柴油机转速的精确控制。 【关键词】：甘蔗收割机 节能 负载敏感 柴油机 功率匹配 转速 PID
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S225.53
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题的提出10
• 1.2 节能研究的意义10-11
• 1.3 国外液压节能控制技术概况11-18
• 1.3.1 恒功率控制12-13
• 1.3.2 正流量控制系统13
• 1.3.3 压力切断系统13-14
• 1.3.4 负流量控制系统14-15
• 1.3.5 负载敏感控制系统15-17
• 1.3.6 柴油机节能控制系统17-18
• 1.4 国内液压节能控制技术概况18-19
• 1.5 节能控制技术发展趋势19-20
• 1.6 本论文研究的主要内容20-22
• 第2章 甘蔗联合收割机能量损失分析22-31
• 2.1 甘蔗联合收割机简介22-23
• 2.2 甘蔗联合收割机液压系统23-25
• 2.2.1 定量泵系统24
• 2.2.2 变量泵系统24-25
• 2.2.3 两种系统功率利用比较25
• 2.3 甘蔗联合收割机能量损失分析25-30
• 2.3.1 机械功率损失26
• 2.3.2 泄漏损失26-27
• 2.3.3 管路压力损失27
• 2.3.4 泵和负载功率不匹配所造成的损失27-29
• 2.3.5 发动机能量损失29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 负载敏感变量泵工作原理与系统设计31-40
• 3.1 负载敏感变量泵工作原理31-32
• 3.2 多路阀阀口设计32-34
• 3.3 比例压力阀设计34-36
• 3.4 负载敏感阀设计36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 负载敏感变量泵的建模与仿真40-62
• 4.1 AMESim软件简介40-43
• 4.1.1 AMESim的建模原理41
• 4.1.2 AMESim的组成41
• 4.1.3 AMESim的特点41-43
• 4.1.4 AMESim与其他软件的接口43
• 4.1.5 AMESim的应用领域43
• 4.2 负载敏感变量泵系统建模43-45
• 4.2.1 变量泵建模43-44
• 4.2.2 负载敏感阀建模44-45
• 4.2.3 整个系统建模45
• 4.3 模型参数设置45-48
• 4.4 模型仿真48-54
• 4.4.1 系统静态特性仿真48-50
• 4.4.2 系统动态特性仿真50-54
• 4.5 收割机多执行器系统分流技术研究54-60
• 4.6 仿真结论60-61
• 4.7 本章小结61-62
• 第5章 柴油机功率匹配方案62-69
• 5.1 概述62
• 5.2 柴油机特性分析62-65
• 5.3 柴油机转速稳定与节能的关系65-66
• 5.4 柴油机与液压系统功率匹配方案66-68
• 5.4.1 传统功率匹配模式66-67
• 5.4.2 基于压力检测的功率匹配模式67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第6章 柴油机节能的实现69-80
• 6.1 柴油机转速设定69
• 6.2 柴油机转速控制系统69-79
• 6.2.1 机械调速器的电控化改造69-70
• 6.2.2 柴油机转速与调速弹簧力的关系70-73
• 6.2.3 基于力反馈PID控制的柴油机转速调节系统73-76
• 6.2.4 控制系统电液执行机构设计76-79
• 6.3 本章小结79-80
• 第7章 柴油机转速控制系统的建模与仿真80-92
• 7.1 柴油机数学模型80-81
• 7.2 电液执行机构数学模型81-82
• 7.3 减压阀模型82-84
• 7.4 控制系统总体模型84
• 7.5 模型参数设置84-86
• 7.6 模型仿真与分析86-90
• 7.6.1 转速控制系统的静、动态响应86-88
• 7.6.2 不同设定转速对柴油机的影响88-90
• 7.6.3 仿真结论90
• 7.7 本章小结90-92
• 第8章 总结与展望92-94
• 8.1 研究工作总结92-93
• 8.2 展望93-94
• 参考文献94-99
• 致谢99-100
• 攻读学位期间发表的学术论文100

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