吉林大学学报(工学版) ›› 2013, Vol. 43 ›› Issue (04): 871-876.doi: 10.7964/jdxbgxb201304005

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双钢轮振动压路机混合动力系统仿真

姚运仕1, 刘龙2, 冯忠绪1, 沈建军1, 陈世斌1   

  1. 1. 长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室,西安 710064;
    2. 上海三一科技有限公司研究院, 上海 201200
  • 收稿日期:2012-12-03 出版日期:2013-07-01 发布日期:2013-07-01
  • 作者简介:姚运仕(1979-), 男, 副教授, 博士后.研究方向:工程机械理论及作业质量控制.E-mail:yaoys@chd.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(51208044);中央高校基本科研业务费专项项目(CHD2010JC140).

Simulation of hybrid power system for tandem vibratory rollers

YAO Yun-shi1, LIU Long2, FENG Zhong-xu1, SHEN Jian-jun1, CHEN Shi-bin1   

  1. 1. Key Laboratory for Highway Construction Technology and Equipment of Ministry of Education, Chang'an University, Xi'an 710064, China;
    2. Research Institute of Shanghai Sany Science and Technology Co., Ltd., Shanghai 201200, China
  • Received:2012-12-03 Online:2013-07-01 Published:2013-07-01

摘要:

为了在保证双钢轮振动压路机压实质量的前提下合理匹配整机功率,根据压路机循环作业的负荷特性,提出了双钢轮振动压路机的并联混合动力系统方案及控制策略。以某双钢轮振动压路机混合动力行走系统为例,采用AMESim和ADAMS联合仿真方法分析了从高速起步到停车制动的一个载荷循环过程。仿真结果表明:起步和制动过程发动机转速波动范围比原系统减小一半以上;稳定压实过程行走速度稳定;发动机的输出转矩被限制在150 N·m以内,制动能量得到有效回收;循环过程实现了电池荷电的维持。与原系统相比,本文并联混合动力系统在保证压实质量的前提下,整机功率匹配更合理,功率利用率更高。

关键词: 道路工程, 振动压路机, 混合动力, 功率匹配, 转矩控制, 能量回收

Abstract:

To reasonably match machine power under excellent compaction quality, parallel hybrid power system for tandem vibratory rollers and its control strategies were put forward based on the analysis of cycle load characteristics of the rollers. Taking the hybrid driving system of a tandem roller as an example, the load cycle from high speed starting to braking and stopping was investigated using AMESim and ADAM simulation. Simulation results show that the engine speed fluctuation is cut down more than 50% in starting and stopping process, the driving speed is stable in compaction process. The engine output torque is limited to 150 Nm and the braking energy is effectively recovered, which keeps the balance of the charge of power cells in a working cycle. It is demonstrated that the parallel hybrid power system of tandem vibratory rollers and its control strategies are correct, the power is matched more reasonably with higher utility rate and compaction quality compared to original hydraulic system.

Key words: road engineering, vibratory roller, hybrid, power matching, torque control, energy recovery

中图分类号: 

  • U415.5

[1] 沈建军, 刘龙, 唐红彩. 基于AMESim与ADAMS的双钢轮压路机振动液压系统的仿真分析[J]. 中国工程机械学报, 2009, 7(1):31-35. Shen Jian-jun, Liu Long, Tang Hong-cai. Simulation and analysis on vibratory hydraulic system on tandem rollers using AMESim and ADAMS[J]. Chinese Journal of Construction Machinery, 2009, 7(1):31-35.



[2] 沈建军. 双钢轮压路机动态特性分析及惯性负荷的抑制. 西安:长安大学工程机械学院,2009. Shen Jian-jun. Analysis of dynamic characteristic and control of inertial loads on tandem vibratory roller. Xi'an: School of Construction Machinery, Chang'an University, 2009.



[3] 沈建军, 冯忠绪, 侯劲汝, 等. 双钢轮压路机行走液压系统参数的匹配[J]. 长安大学学报:自然科学版, 2009, 29(5):122-126. Shen Jian-jun,Feng Zhong-xu,Hou Jin-ru,et al. Parameters matching of hydraulic driving system of tandem vibratory roller[J]. Journal of Chang'an University (Natural Science Edition), 2009, 29(5): 122-126.



[4] 刘龙, 唐红彩, 沈建军. 双钢轮压路机行走液压系统仿真分析[J]. 建筑机械, 2009, 29(7):62-67. Liu Long,Tang Hong-cai,Shen Jian-jun.Simulation analysis of travel hydraulic system on tandem roller[J].Construction Mechinery,2009,29(7):62-67.



[5] 冯忠绪,侯劲汝,沈建军,等. 双钢轮振动压路机功率的配置[J]. 长安大学学报:自然科学版, 2009, 29(6): 107-110. Feng Zhong-xu, Hou Jin-ru, Shen Jian-jun, et al. Power balance of double-drum vibratory roller[J]. Journal of Chang'an University (Natural Science Edition), 2009, 29(6):107-110.



[6] 李立民, 冯忠绪, 张艺莎, 等. 中国与外国双钢轮振动压路机的主要差距[J]. 长安大学学报:自然科学版, 2011, 31(3):102-106. Li Li-min, Feng Zhong-xu, Zhang Yi-sha, et al. Main performance difference of double-drum vibration roller made in China compared with that made in other countries[J]. Journal of Chang'an University (Natural Science Edition), 2011, 31(3):102-106.



[7] Gökdere L U , Benlyazid K, Dougal R A , et al. A virtual prototype for a hybrid electric vehicle[J]. Mechatronics, 2002, 12(4):575-593.



[8] Baumann B M, Washington G, Glenn B C, et al. Mechatronic design and control of hybrid electric vehicles[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2000, 5(1): 58-72.



[9] 刘涛, 刘清河, 姜继海. 并联式液压混合动力车辆再生制动的影响因素[J]. 吉林大学学报:工学版,2010, 40(6): 1473-1477. Liu Tao, Liu Qing-he, Jiang Ji-hai. Factors influencing regenerative braking of parallel hydraulic hybrid vehicles[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2010, 40(6):1473-1477.



[10] 崔星, 项昌乐. 多模式机电混合驱动系统特性[J]. 吉林大学学报:工学版,2011, 41(2):303-308. Cui Xing, Xiang Chang-le. Characteristics of multi-mode electro-mechanical vehicular drivetrain[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2011, 41(2):303-308.



[11] 于安才, 姜继海. 液压混合动力挖掘机回转装置控制方式的研究[J]. 西安交通大学学报,2011,45(7):30-33, 49. Yu An-cai,Jiang Ji-hai. Control strategy for hydraulic hybrid excavator slewing[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2011, 45(7):30-33, 49.



[12] Xiao Qing, Wang Qing-feng, Zhang Yan-ting. Control strategies of power system in hybrid hydraulic excavator[J]. Automation in Construction, 2008, 17(4): 361-367.



[13] 王庆丰, 张彦亭, 肖清. 混合动力工程机械节能效果评价及液压系统节能的仿真研究[J]. 机械工程学报, 2005, 41(12):135-140. Wang Qing-feng, Zhang Yan-ting, Xiao Qing. Evaluation for energy saving effect and simulation research on energy saving of hydraulic system in hybrid construction machinery[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2005, 41(12):135-140.



[14] Lin Tian-liang, Wang Qing-feng, Hu Bao-zan, et al. Development of hybrid powered hydraulic construction machinery[J].Automation in Construction, 2010, 19(1): 11-19.



[15] 刘龙. 双钢轮压路机液压系统分析与仿真. 西安:长安大学工程机械学院, 2010. Liu Long. Simulation and analysis of hydraulic system on tandem roller. Xi'an: School of Construction Machinery, Chang'an University, 2010.

[1] 李伊,刘黎萍,孙立军. 沥青面层不同深度车辙等效温度预估模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1703-1711.
[2] 宋大凤, 吴西涛, 曾小华, 杨南南, 李文远. 基于理论油耗模型的轻混重卡全生命周期成本分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1313-1323.
[3] 臧国帅, 孙立军. 基于惰性弯沉点的刚性下卧层深度设置方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1037-1044.
[4] 念腾飞, 李萍, 林梅. 冻融循环下沥青特征官能团含量与流变参数灰熵分析及微观形貌[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1045-1054.
[5] 贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113.
[6] 宫亚峰, 申杨凡, 谭国金, 韩春鹏, 何钰龙. 不同孔隙率下纤维土无侧限抗压强度[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 712-719.
[7] 初亮, 孙成伟, 郭建华, 赵迪, 李文惠. 基于轮缸压力的制动能量回收评价方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 349-354.
[8] 秦大同, 林毓培, 胡建军, 郭子涵. 基于无级变速器速比控制的插电式混合动力汽车再生制动控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 380-386.
[9] 程永春, 毕海鹏, 马桂荣, 宫亚峰, 田振宏, 吕泽华, 徐志枢. 纳米TiO2/CaCO3-玄武岩纤维复合改性沥青的路用性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 460-465.
[10] 曾小华, 李广含, 宋大凤, 李胜, 朱志成. 轮毂液压混合动力商用车主动防侧翻控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 1-10.
[11] 张仰鹏, 魏海斌, 贾江坤, 陈昭. 季冻区组合冷阻层应用表现的数值评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 121-126.
[12] 季文玉, 李旺旺, 过民龙, 王珏. 预应力RPC-NC叠合梁挠度试验及计算方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 129-136.
[13] 马晔, 尼颖升, 徐栋, 刁波. 基于空间网格模型分析的体外预应力加固[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 137-147.
[14] 罗蓉, 曾哲, 张德润, 冯光乐, 董华均. 基于插板法膜压力模型的沥青混合料水稳定性评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1753-1759.
[15] 尼颖升, 马晔, 徐栋, 李金凯. 波纹钢腹板斜拉桥剪力滞效应空间网格分析方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1453-1464.
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  Discussed   
[1] 刘松山, 王庆年, 王伟华, 林鑫. 惯性质量对馈能悬架阻尼特性和幅频特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 557 -563 .
[2] 胡兴军, 李腾飞, 王靖宇, 杨博, 郭鹏, 廖磊. 尾板对重型载货汽车尾部流场的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 595 -601 .
[3] 王同建, 陈晋市, 赵锋, 赵庆波, 刘昕晖, 袁华山. 全液压转向系统机液联合仿真及试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 607 -612 .
[4] 张春勤, 姜桂艳, 吴正言. 机动车出行者出发时间选择的影响因素[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 626 -632 .
[5] 肖锐, 邓宗才, 兰明章, 申臣良. 不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 671 -676 .
[6] 陈思国, 姜旭, 王健, 刘衍珩, 邓伟文, 邓钧忆. 车载自组网与通用移动通信系统混杂网络技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 706 -710 .
[7] 孟超, 孙知信, 刘三民. 基于云计算的病毒多执行路径[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 718 -726 .
[8] 仙树, 郑锦, 路兴, 张世鹏. 基于内容转发模型的P2P流量识别算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 727 -733 .
[9] 吕源治, 王世刚, 俞珏琼, 王小雨, 李雪松. 基于柱透镜光栅的虚模式下一维集成成像显示特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 753 -757 .
[10] 王丹, 李阳, 年桂君, 王珂. 非均质度量掩蔽函数在空域水印中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 771 -775 .