为了提高电动叉车势能回收效率,给出了势能回收系统各部件的数学模型及势能回收效率的数学模型,研究了电动叉车势能回收效率的影响因素.利用AMESim和Virtual.lab Motion软件进行了电动叉车势能回收系统仿真分析,

最后通过实验来检验仿真模型的有效性和仿真结果的正确性.研究结果表明:电动叉车势能回收效率随着门架负载及液压马达排量的增大而增大,随着货叉下降速度,货叉下降加速度,液压马达转动惯量,升降油缸活塞面积及升降油缸运动部件质量的减小而增大.

能源危机日益严峻,人们对工程机械节约能源的要求也日益提高。势能回收和利用被认为是解决工程机械节能问题的重要方案之一。如何提高势能回收的效率成为工程机械势能回收系统研究的关键问题。 本文以国家重点新产品计划项目为背景,在全面分析混合动力工程机械的研究现状、势能回收系统研究和应用概况的基础上,以混合动力叉车为对象,对叉车门架下降势能回收技术进行研究,分析了混合动力叉车门架动力学性能与势能回收效率之间的关系,提出了门架下降势能回收系统方案及控制策略,给出了叉车门架动态优化设计的基本原则。

1)分析了传统电动叉车工作装置系统的组成及工作原理,指出了传统电动叉车工作装置系统存在的问题,基于电动叉车工作中的实测数据,研究了电动叉车工作装置系统势能回收的可行性及各执行机构可回收能量所占比例。

 2)建立了混合动力叉车势能回收系统数学模型。利用建立的数学模型导出了混合动力叉车势能回收效率与叉车门架动力学性能参数及势能回收系统零部件参数之间的关系式。建立了基于AMESim和Virtual.lab Motion的混合动力叉车势能回收系统模型,对混合动力叉车势能回收系统进行仿真分析,验证了理论研究的正确性。 

3)针对传统电动叉车工作装置系统存在的问题,提出基于双能量源、变转速容积调速的混合动力叉车势能回收系统方案,建立了基于双能量源、变转速容积调速势能回收系统的数学模型并完成了控制性能分析。设计了电机转速模糊PI控制系统及模糊控制器,提出了基于模糊理论的混合动力叉车势能回收系统控制策略。

 4)提出了基于节流辅助调速和变转速容积调速复合控制的势能回收方案,分析了该方案的工作原理。建立了基于复合调速势能回收系统的数学模型,分析了其控制特性。对混合动力叉车势能回收系统的主要零部件进行了参数匹配设计,为样机的制造打下基础。分析了货叉工作模式的决策方式,提出了发电机转速动态修正控制规则,给出了一种基于节流调速和变转速容积调速复合调速的控制策略。

 5)基于决定叉车门架动态性能的基本因素,针对叉车门架的结构特点,提出叉车门架动态优化设计的八条基本原则,对指导叉车门架结构设计具有实用价值。 

6)利用研究成果制造样机,对样机进行试验研究。试验结论与仿真分析结果一致,验证了仿真模型的合理性及仿真结果的正确性。两种电动叉车(传统电动叉车及混合动力叉车)对比试验结果表明:混合动力叉车可延长工作时间11.6%,势能回收效果明显;混合动力叉车可以避免铅酸蓄电池组大电流放电,有效延长铅酸蓄电池组的使用寿命,降低电动叉车的使用成本。