关键词：
隧道
双动力系统
环保
仿真
摘要：
随着我国社会经济水平和工业化程度的不断提高,交通及其他领域的基础建设工程越来越多,尤其是高速公路、高速铁路、城市地铁以及过江、过河隧道建设工程量激增,用于这些隧道施工的工程机械数量及品种也以同样的速度增长。但是,由于传统的常规工程机械的机动性要求,几乎全部以柴油机作为动力源。这些机械在狭小密闭的隧道施工环境中作业,柴油机的废气排放使得柴油机自身的进气条件变差,燃烧不充分、功率下降,造成燃油浪费以及驾驶员长期呼吸有毒排放气体。因此,研究能够长期适应隧道施工条件的高效环保型工程机械成为当务之急。借鉴汽车领域和国外工程机械领域的能量回收型混合动力系统的成熟应用,本文提出了一种应用于工程机械上的双动力系统,该双动力系统有两大动力源——柴油机和电动机。装备了这种动力系统的工程机械可以根据工作场合及条件的不同,选择柴油机或电动机作为动力源。当这种机械用于隧道施工且有市网供电条件时,则可使用电动机作为动力源,实现零排放施工,改善隧道施工环境,提高作业效率并充分体现人文关怀。
本文主要分析了双动力系统的连接方式串联式、并联式和分离式结构,根据各自的特点,经过综合分析,选取分离式串联结构作为本论文的研究对象。对电动机结构进行改进,在其内部设置超越离合器,柴油机和电动机通过超越离合器连接。当柴油机或电动机独立工作时,超越离合器可以实现双动力的传递。以装载机为样机,建立了双动力装载机动力传动框图,对传动系统各个环节建立数学模型,包括柴油机模型、电动机模型、液力变矩器模型、变速箱模型、整车模型。最后在SIMULINK环境下搭建了双动力装载机动力传动仿真系统,分别以柴油机或电动机为动力源进行仿真,模拟装载机整个工作过程,仿真结果显示,跟柴油机驱动系统相比,电动机驱动系统能够满足装载机工作载荷的变化,过载能力强。在工作空间狭小的环境下,该双动力系统利用电动机驱动,不仅实现了车辆尾气的零排放,保护驾驶员和施工人员的健康,而且从节能环保的角度考虑,电动机驱动系统有很大的优势,对今后工程机械双动力系统的发展提供了理论指导。
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