東鑫淵 魏秀嶺

摘要： 本文在綜合仿真平臺(tái)AMESim軟件中建立了裝載機(jī)整機(jī)模型以及能量回收模型，對裝載機(jī)的剎車性能、驅(qū)動(dòng)能力、啟停能力以及影響因素等進(jìn)行了仿真分析，旨在驗(yàn)證液壓回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。

關(guān)鍵詞： AMEsim;剎車能;系統(tǒng)仿真

基金項(xiàng)目：西安思源學(xué)院科研資助項(xiàng)目（XASY-B1911）

由于裝載機(jī)特定的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)程序，需要完成頻繁的前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)向、剎車等運(yùn)動(dòng)，造成能量損失嚴(yán)重，如果能將這部分能量回收再利用，必將節(jié)省大量的能量[1]。本文采用綜合仿真平臺(tái)AMEsim軟件對安裝有剎車能回收系統(tǒng)的輪式裝載機(jī)進(jìn)行車輛整體建模，包括傳動(dòng)系統(tǒng)的建模和能量回收系統(tǒng)的建模，并在不同的工作模式下分別進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的剎車能回收系統(tǒng)的效果。

裝載機(jī)行走系統(tǒng)系統(tǒng)建模及仿真

ZL50裝載機(jī)行走系統(tǒng)建模

裝載機(jī)作業(yè)時(shí)剎車性能仿真分析

裝載機(jī)在一個(gè)循環(huán)作業(yè)中包括：駛向料堆，剎車減速，鏟裝完畢，后退，減速停止，掉轉(zhuǎn)方向，駛向運(yùn)載車，剎車停止，卸貨，后退到原來位置，完成一個(gè)作業(yè)循環(huán)，設(shè)定剎車時(shí)間為5秒，在剎車時(shí)，離合器斷開，發(fā)動(dòng)機(jī)不在為裝載機(jī)提供動(dòng)力。

由圖2可知，在作業(yè)情況下，特別是剎車過程中，加速度變化不穩(wěn)定，振動(dòng)幅度較大，這是由于裝載機(jī)整機(jī)質(zhì)量比較大，而在剎車過程中，突然施加制動(dòng)力矩造成的，整個(gè)過程需要?jiǎng)x車時(shí)間比較短，剎車后位移變化幅度比較小。

剎車能量回收系統(tǒng)建模

首先利用AMEsim軟件建立剎車能回收系統(tǒng)的液壓元件模型，包括二次元件，變速箱，各種閥和蓄能器[2]。然后將剎車能回收系統(tǒng)并聯(lián)到輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，耦合器采用齒輪系統(tǒng)來模擬，可以得到輪式裝載機(jī)剎車能回收仿真圖。

能量回收系統(tǒng)相關(guān)仿真結(jié)果

設(shè)定裝載機(jī)啟動(dòng)時(shí)間為5秒，電磁離合器“合”的時(shí)間為5秒，二次元件為泵的工況，在仿真圖中，依靠蓄能器進(jìn)行剎車，并通過二位二通閥控制另一個(gè)蓄能器不參與工作，調(diào)定控制二位二通閥打開的時(shí)間同樣為5秒。即在裝載機(jī)依靠發(fā)動(dòng)機(jī)起步后5秒進(jìn)行剎車，首先定義蓄能器的充氣壓力為18MPa時(shí)。

裝載機(jī)剎車性能仿真

由上面兩幅圖可以看出，在7.8秒附近速度降為了零，提高蓄能器壓力，可以縮短剎車時(shí)間和剎車距離，但是過高的壓力會(huì)降低液壓元件的使用壽命，所以選擇合適的蓄能器壓力是剎車能回收系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。

能量釋放驅(qū)動(dòng)能力仿真

裝載機(jī)利用剎車能回收系統(tǒng)剎車后釋放能量的過程，實(shí)線部分代表速度曲線，虛線部分代表加速度曲線，可見在蓄能器釋放過程中，自12秒之后，速度上升速度明顯增大，這是因?yàn)樾钅芷骱桶l(fā)動(dòng)機(jī)的能量耦合到了一起，共同為裝載機(jī)提供動(dòng)力。在釋放過程中，加速度出現(xiàn)震蕩，這是由于動(dòng)力耦合后出現(xiàn)的問題，如何讓剎車能回收系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力達(dá)到完美耦合，也是此項(xiàng)剎車能回收技術(shù)研究的重點(diǎn)。而位移曲線則相對比較平穩(wěn)。在剎車后，車的位移變動(dòng)不大，剎車距離比較理想。

結(jié)論

本文并建立了裝載機(jī)的仿真模型，設(shè)置了相關(guān)參數(shù)，建立了剎車能回收系統(tǒng)模型，并與整車模型相結(jié)合。在AMEsim軟件中分析了剎車性能，對不用初始壓力下的能量回收進(jìn)行了比較，指出了影響因素和原因。并對蓄能器的能量釋放能力和啟動(dòng)車輛的能力進(jìn)行了相關(guān)仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的方案是可行的。

參考文獻(xiàn)

東鑫淵.礦用井下裝載機(jī)變速器的總成性能試驗(yàn)研究[J].民營科技，2018，4：52–53.

趙金祥.液壓節(jié)能汽車制動(dòng)能量回收及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)策略研究[D].長春：吉林大學(xué)，2009.