集成能量再生模塊的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析

周 鑫 李閣強(qiáng) 雷賢卿 許增健

河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，洛陽(yáng),471003

0 引言

全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有系統(tǒng)穩(wěn)定、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，在礦山機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。礦用寬體車向大型化、重型化、作業(yè)高效化方向發(fā)展，轉(zhuǎn)向前橋不斷增重，駕駛?cè)藛T在轉(zhuǎn)向操作中極其費(fèi)力，普通機(jī)械轉(zhuǎn)向已無(wú)法滿足重載轉(zhuǎn)向需求，因而全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在礦用寬體車中得以應(yīng)用。

工程車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整車組成的重要系統(tǒng)，其穩(wěn)定性直接關(guān)系駕駛?cè)藛T的人身安全，其設(shè)計(jì)必須對(duì)各種干擾因素具有穩(wěn)健性以適應(yīng)各種復(fù)雜多變的工況[1-3]。全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與不同的動(dòng)力系統(tǒng)匹配時(shí)，其控制部件的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)特性存在一定差異。楊洋等[4]、王同建等[5]設(shè)計(jì)了基于直流電機(jī)與全液壓轉(zhuǎn)向器直聯(lián)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及其電控系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向的精確控制，同時(shí)考慮優(yōu)化輪邊距設(shè)計(jì)以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制精度，但沒(méi)有從全液壓系統(tǒng)本身出發(fā)對(duì)系統(tǒng)本身泄漏造成的轉(zhuǎn)向精度下降提出解決方案，且所提出的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本較高。楊英[6]、谷捷等[7]研究了提高全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要組成元器件的系統(tǒng)響應(yīng)特性，應(yīng)用具有放大器的優(yōu)先閥，通過(guò)增大阻尼來(lái)縮短響應(yīng)時(shí)間，但該方法會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，縮小了系統(tǒng)的可使用范圍。文獻(xiàn)[7-8]對(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中通過(guò)疊加組合方式優(yōu)化轉(zhuǎn)向器功能，以此提高系統(tǒng)魯棒性及穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從部件設(shè)計(jì)到系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性提高、系統(tǒng)可靠性改善等多個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。

礦用寬體車載重量大、行駛路況復(fù)雜，實(shí)際行駛中當(dāng)遇到顛簸時(shí)，其轉(zhuǎn)向橋載荷變化會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向油缸產(chǎn)生沖擊，進(jìn)而形成液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的壓力沖擊。壓力沖擊的峰值壓力大于系統(tǒng)的額定壓力，使得液壓泵、液壓缸不斷受到瞬時(shí)沖擊載荷，各零部件穩(wěn)定的工作狀態(tài)遭到破壞、壓力增大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐梢簤汗苈菲屏?、液壓元件損壞，導(dǎo)致安全事故。這是重載運(yùn)輸車輛全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)普遍存在的技術(shù)難題。

本文針對(duì)重載運(yùn)輸車輛全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過(guò)程中的沖擊問(wèn)題，提出并設(shè)計(jì)了能量再生模塊，以解決全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)載荷沖擊以及由此帶來(lái)的氣穴氣蝕問(wèn)題，同時(shí)提高轉(zhuǎn)向精度。分別對(duì)含有能量再生模塊的有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立、仿真分析以及實(shí)際裝車礦區(qū)路面試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了能量再生模塊對(duì)吸收轉(zhuǎn)向沖擊的有效性。

1 集成能量再生模塊全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

應(yīng)用于礦用寬體車上的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有兩類：有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，分別如圖1和圖2所示?？梢钥闯鰞深愊到y(tǒng)均由轉(zhuǎn)向油泵1、轉(zhuǎn)向器組件2(轉(zhuǎn)向器組件由隨動(dòng)轉(zhuǎn)閥和計(jì)量電機(jī)組成)、雙向緩沖閥3、背壓?jiǎn)蜗蜷y4、轉(zhuǎn)向油缸5等組成。兩者差別在于圖1系統(tǒng)含有優(yōu)先閥15，圖2系統(tǒng)沒(méi)有優(yōu)先閥，同時(shí)圖2系統(tǒng)轉(zhuǎn)向器組件2中隨動(dòng)閥中位功能為進(jìn)油直通回油。

1.轉(zhuǎn)向油泵 2.轉(zhuǎn)向器組件 3.雙向緩沖閥 4.背壓?jiǎn)蜗蜷y 5.轉(zhuǎn)向油缸 6，12.兩位四通電磁閥 7，8，14.單向閥 9.溢流閥組件 10.蓄能器 11.兩位兩通電磁閥 13.恒流閥 15.優(yōu)先閥圖1 集成能量再生模塊有負(fù)載反饋的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖Fig.1 Schematic of full hydraulic power steering system with integrated power regeneration module load feedback

圖2 集成能量再生模塊無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖Fig.2 Schematic of full hydraulic steering system with integrated power regeneration module without load feedback

能量再生模塊利用氣囊式蓄能器實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，再利用氣囊膨脹釋放出高壓液壓油為執(zhí)行元件提供動(dòng)力源的原理，基于寬體車的實(shí)際工況，所設(shè)計(jì)的能量再生模塊由兩位四通電磁閥6、單向閥7、單向閥8、溢流閥組件9、蓄能器10、兩位兩通電磁閥11、兩位四通電磁閥12、恒流閥13、單向閥14組成。

1.2 工作原理

1.2.1集成能量再生模塊有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理

如圖1所示,當(dāng)車輛啟動(dòng)行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向油泵1工作，高壓油進(jìn)入優(yōu)先閥15中；由于優(yōu)先閥中兩位四通閥左側(cè)彈簧力的作用，高壓油優(yōu)先進(jìn)入轉(zhuǎn)向器組件2中，隨著車輛行駛速度變快，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加大，轉(zhuǎn)向油泵1輸出高壓油增多，優(yōu)先閥15中兩位四通閥在兩側(cè)阻尼的平衡下，始終向轉(zhuǎn)向器組件2輸出等流量；轉(zhuǎn)向器組件2轉(zhuǎn)向盤連接計(jì)量電機(jī)，計(jì)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)隨動(dòng)轉(zhuǎn)閥移動(dòng)，高壓油通過(guò)轉(zhuǎn)向器組件2進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸5驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向橋，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向器組件2中計(jì)量電機(jī)與優(yōu)先閥15具有負(fù)載反饋，優(yōu)先閥15可以根據(jù)連接計(jì)量電機(jī)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過(guò)負(fù)載反饋實(shí)現(xiàn)按計(jì)量電機(jī)實(shí)際需求排量實(shí)時(shí)輸出油液，從而使轉(zhuǎn)向油缸5快速完成伸縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向;當(dāng)遇見(jiàn)急轉(zhuǎn)彎(轉(zhuǎn)向盤打死)、路面有顛簸工況時(shí)，轉(zhuǎn)向油缸5因受輪轂沖擊而產(chǎn)生的沖擊壓力如果超出雙向緩沖閥3設(shè)置的20 MPa，則系統(tǒng)溢流，油液會(huì)從雙向緩沖閥3溢流回油箱，此時(shí)背壓?jiǎn)蜗蜷y4起到緩沖輪邊沖擊的作用以穩(wěn)定液壓系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)向油缸5進(jìn)油、回油處分別設(shè)有測(cè)壓點(diǎn)1、測(cè)壓點(diǎn)2。

在轉(zhuǎn)向油缸5進(jìn)油、回油處接入能量再生模塊，當(dāng)測(cè)壓點(diǎn)1(或2)檢測(cè)到壓力大于6.5 MPa(設(shè)壓力檢測(cè)開(kāi)關(guān))，或達(dá)到溢流壓力時(shí)，能量再生模塊會(huì)開(kāi)啟兩位四通電磁閥6的左位，將沖擊導(dǎo)入蓄能器10中，吸收液壓能沖擊或蓄能。如左轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向油缸5-1伸出，5-2縮回，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤打死或極端工況時(shí)，液壓油通過(guò)電磁閥6、單向閥7和電磁閥11(中位)進(jìn)入蓄能器10，電磁閥6在能量回收時(shí)處于左位，當(dāng)顛簸或者急轉(zhuǎn)彎過(guò)后，電磁閥6左位動(dòng)作一次，蓄能器完成一次能量回收。電磁閥6與電磁閥11行程互鎖防止能量回收后的內(nèi)部泄漏；為避免在極限沖擊下出現(xiàn)轉(zhuǎn)向油缸5空吸和活塞桿硬拉劃傷現(xiàn)象(在左右轉(zhuǎn)向過(guò)程中)，可以通過(guò)單向閥8將油液補(bǔ)入吸空腔。在能量回收過(guò)程中單向閥7通過(guò)電磁閥6將高壓油引入電磁閥11中，電磁閥6重復(fù)如上邏輯動(dòng)作，當(dāng)圖1中測(cè)壓點(diǎn)3的壓力達(dá)到17.5 MPa時(shí)，標(biāo)志著蓄能器10液壓能回收完成，此時(shí)溢流閥組件9主要起保護(hù)能量再生模塊的作用(溢流閥組件由兩位兩通電磁閥和液控溢流閥組成，當(dāng)超過(guò)17.5 MPa時(shí)，此處泄壓，保護(hù)系統(tǒng)，或當(dāng)整車裝卸結(jié)束、停止作業(yè)時(shí)此閥得電右位工作，蓄能器10高壓油由此泄壓回油箱)。

回收完成后，發(fā)動(dòng)機(jī)取力口(PTO)停止工作，主油泵1停止輸出，兩位四通電磁閥6中位不動(dòng)作、兩位兩通電磁閥11右位動(dòng)作，防止蓄能器高壓油直通轉(zhuǎn)向油缸；電磁閥12左位動(dòng)作，蓄能器10內(nèi)高壓油經(jīng)過(guò)電磁閥12、恒流閥13進(jìn)入轉(zhuǎn)向器組件2，為轉(zhuǎn)向器定量提供轉(zhuǎn)向油缸5所需的流量，直至測(cè)壓點(diǎn)3壓力低于轉(zhuǎn)向油缸5測(cè)壓點(diǎn)1、2壓力(設(shè)定6.5 MPa)時(shí)，電磁閥12恢復(fù)中位，單向閥14能保證能量再生時(shí)高壓油不會(huì)反沖優(yōu)先閥15。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)取力口再次啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向油泵繼續(xù)工作，能量再生模塊再次回收液壓能。

集成能量再生模塊全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)突出表現(xiàn)在轉(zhuǎn)向器組件2的中位壓力特性不受轉(zhuǎn)向油泵1流量的影響，輸入轉(zhuǎn)速突變、轉(zhuǎn)向油泵1流量異常工作時(shí)由優(yōu)先閥15實(shí)施一級(jí)卸荷，與能量再生模塊疊加，彌補(bǔ)了轉(zhuǎn)向油缸5處的輪邊沖擊，完成二次卸荷，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。采用優(yōu)先閥可使全液壓轉(zhuǎn)向回路與其他工作回路互不影響，主流量?jī)?yōu)先保證轉(zhuǎn)向回路，轉(zhuǎn)向器在中位時(shí)只有很少流量通過(guò)轉(zhuǎn)向器，使泵源處節(jié)能。但不可忽視的是：該系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、成本高、對(duì)油液的清潔度有較高要求，且元器件精度高，加工難度很大。

1.2.2集成能量再生模塊無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理

與有負(fù)載反饋的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，無(wú)負(fù)載反饋的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒(méi)有優(yōu)先閥。如圖2所示，轉(zhuǎn)向器組件4中隨動(dòng)閥中位為P口通T口，其功能是，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向油泵1的高壓油直接通過(guò)隨動(dòng)閥中位回油箱。集成能量再生模塊無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)成本低、可維護(hù)性好。能量再生模塊可在輸入轉(zhuǎn)速突變、轉(zhuǎn)向油泵1流量異常工作時(shí)吸收轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沖擊，輪邊沖擊也可通過(guò)能量再生模塊吸收，從而有效地保護(hù)了全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

1.3 能量再生模塊蓄能器的選用

蓄能器是能量再生模塊的重要元器件[9-12]。蓄能器處于最高工作壓力和最低工作壓力時(shí)的容積變化量ΔV相當(dāng)于轉(zhuǎn)向輪從左極限位到右極限位的油液體積，即

ΔV=V1-V2

(1)

式中，V1為氣囊在最低工作壓力下的氣體容積, 本設(shè)計(jì)中取10 L；V2為氣囊在最高工作壓力下的氣體容積, 取4 L。

蓄能器內(nèi)的壓縮和膨脹過(guò)程遵循氣體狀態(tài)多變的規(guī)律，即

(2)

式中，p0為蓄能器氣囊預(yù)充壓力,取6 MPa；V0為氣囊有效氣體容積，取8 L；p1為液壓系統(tǒng)最低工作壓力，在系統(tǒng)壓力到達(dá)6.5 MPa時(shí)蓄能器開(kāi)始收集能量，取6.5 MPa；p2為液壓系統(tǒng)最高工作壓力，此處為收集模塊中溢流閥的調(diào)定壓力22 MPa；n為多變指數(shù)，此處取絕熱指數(shù)1.4。

由式(1)、式(2)可得

(3)

其中，ΔV取6 L。

由此計(jì)算出所需的蓄能器體積。

2 仿真模型的建立與結(jié)果分析

2.1 仿真模型的建立

基于圖1，運(yùn)用AMESim進(jìn)行系統(tǒng)建模。為了與集成能量再生模塊后的系統(tǒng)作對(duì)比，先搭建有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(系統(tǒng)Ⅰ)仿真模型(圖3)；為找到能量再生的最優(yōu)方案搭建了兩種集成能量再生模塊的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，一種為集成能量再生模塊有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(系統(tǒng)Ⅱ)仿真模型(圖4)，一種為集成能量再生模塊無(wú)負(fù)載反饋的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(系統(tǒng)Ⅲ)仿真模型(圖5)。

圖3 負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(系統(tǒng)Ⅰ)AMESim仿真模型Fig.3 Load feedback full hydraulic power steering system(systemⅠ) AMESim simulation model

圖4 集成能量再生模塊負(fù)載反饋的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(系統(tǒng)Ⅱ)AMESim仿真模型Fig.4 Full hydraulic steering power system integrated with power regeneration module load feedback(systemⅡ) AMESim simulation model

圖5 集成能量再生模塊無(wú)負(fù)載反饋的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(系統(tǒng)Ⅲ)AMESim仿真模型Fig.5 Full hydraulic power steering system with integrated power regeneration module without load feedback(systemⅢ) AMESim simulation model

根據(jù)理論計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)置各元件參數(shù)。為便于分析，在系統(tǒng)負(fù)載處增加了可變信號(hào)以模擬礦用寬體車顛簸時(shí)負(fù)載突變的情況；用恒速電機(jī)帶動(dòng)定量泵代替礦用車的發(fā)動(dòng)機(jī)和泵源；換向閥的切換以給定的周期信號(hào)驅(qū)動(dòng)，用來(lái)模擬車輛行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。仿真參數(shù)如表1所示。

表1 仿真參數(shù)設(shè)計(jì)Tab.1 Simulation parameter design

2.2 仿真結(jié)果分析

模擬車輛發(fā)生顛簸負(fù)載變化工況，假設(shè)在3.25 s和3.75 s時(shí)系統(tǒng)各有一次大的沖擊力激增,然后迅速回落,沖擊力信號(hào)如圖6中沖擊力曲線所示?；趫D3～圖5，分別得出在沖擊力負(fù)載輸入信號(hào)作用下三種系統(tǒng)壓力沖擊的仿真曲線，如圖6所示。系統(tǒng)Ⅱ、Ⅲ的壓力沖擊明顯小于系統(tǒng)Ⅰ，可以看出增加能量再生模塊以后，蓄能器能有效吸收系統(tǒng)大的壓力沖擊。

圖6 壓力沖擊對(duì)比圖Fig.6 Pressure impact comparison diagram

圖7所示為系統(tǒng)Ⅱ和系統(tǒng)Ⅲ模擬車輛行駛過(guò)程中蓄能器壓力變化過(guò)程，可以看出集成能量再生模塊的無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Ⅲ在5.5 min時(shí)蓄能器壓力已升高至設(shè)定的17.5 MPa，而集成能量再生模塊的負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)Ⅱ在時(shí)間8 min內(nèi)未回收滿能量，系統(tǒng)Ⅲ能量再生效果優(yōu)于系統(tǒng)Ⅱ。

圖7 系統(tǒng)Ⅱ和系統(tǒng)Ⅲ蓄能器動(dòng)態(tài)特性Fig.7 Dynamic characteristics of systemⅡ and SystemⅢ accumulators

圖8為蓄能器壓力與油缸位移對(duì)比圖，能量再生模塊在發(fā)動(dòng)機(jī)取力口斷開(kāi)、轉(zhuǎn)向油泵不工作時(shí)，蓄能器能夠釋放液壓能，給定轉(zhuǎn)向信號(hào)在40 s內(nèi)使轉(zhuǎn)向油缸左右循環(huán)伸出、縮回，蓄能器壓力從17.5 MPa降低至11.5 MPa，由此表明再生模塊可以給全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)短暫提供有效動(dòng)力源。

圖8 蓄能器壓力與油缸位移對(duì)比圖Fig.8 Comparison of accumulator pressure and cylinder displacement

3 試驗(yàn)研究

將能量再生模塊進(jìn)行裝車試驗(yàn)驗(yàn)證[13-15]。整車裝載總質(zhì)量為90 t，在運(yùn)輸跑道上記錄直行、顛簸、急轉(zhuǎn)彎等工況下的測(cè)試結(jié)果，并在以上工況下進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性測(cè)試。在轉(zhuǎn)向油缸大腔進(jìn)油處、小腔進(jìn)油處分別安裝測(cè)壓點(diǎn)，在能量再生模塊的蓄能器進(jìn)出油口加測(cè)壓點(diǎn)。試驗(yàn)場(chǎng)地(圖9)具體參數(shù)如表2所示，能量再生模塊安裝如圖10所示。

表2 試驗(yàn)場(chǎng)地具體參數(shù)Tab.2 Specific parameters of the test site

圖9 試驗(yàn)場(chǎng)Fig.9 Test site

為更好地分析全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，在試驗(yàn)礦區(qū)采用重載上坡、盤旋上坡、急轉(zhuǎn)、重載下坡4類工況下完成一個(gè)完整裝卸作業(yè)流程。測(cè)試結(jié)果如圖11～圖13所示。

圖11 樣車試驗(yàn)壓力沖擊對(duì)比圖Fig.11 Comparison of pressure and impact of sample vehicle test

圖12 再生模塊蓄能器動(dòng)態(tài)特性Fig.12 Dynamic characteristics of regeneration module accumulator

圖13 油缸及蓄能器壓力變化Fig.13 Cylinder and accumulator pressure change

由圖11可以看出，在試驗(yàn)車滿載工況下，集成能量再生模塊的全液壓系統(tǒng)明顯地吸收了路面對(duì)系統(tǒng)的沖擊，系統(tǒng)Ⅱ和系統(tǒng)Ⅲ所受沖擊小于系統(tǒng)Ⅰ所受沖擊。隨著路面顛簸對(duì)全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沖擊的時(shí)間推移，能量再生模塊可以由測(cè)壓點(diǎn)檢測(cè)到17.5 MPa的系統(tǒng)沖擊壓力。

由圖12可以看出，系統(tǒng)Ⅲ比系統(tǒng)Ⅱ先完成能量收集，兩種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，但系統(tǒng)Ⅲ在能量收集速度與效果上優(yōu)于系統(tǒng)Ⅱ，在運(yùn)輸過(guò)程中，能更迅速地收集轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓力沖擊的能量。

圖13曲線是樣車在蓄能器收集滿油液后發(fā)動(dòng)機(jī)取力口斷開(kāi)，由蓄能器液壓油暫代油泵給轉(zhuǎn)向油缸供油情況下，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)與蓄能器測(cè)壓點(diǎn)檢測(cè)壓力、流量的關(guān)系，可以看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)取力口停止后，能量再生模塊能持續(xù)有效地為動(dòng)力元件提供工作壓力。礦用寬體車滿載狀態(tài)且轉(zhuǎn)向前橋達(dá)到最大允許載荷，整車行駛在平緩、寬敞場(chǎng)景路況時(shí)，系統(tǒng)壓力需不低于4 MPa，轉(zhuǎn)向油缸可產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)向力矩；能量再生模塊在系統(tǒng)Ⅲ和系統(tǒng)Ⅱ可分別釋放7 L和5.2 L有效液壓油，在遇到極限工況時(shí)，如出現(xiàn)主泵失效情況，也可以保證轉(zhuǎn)向盤分別轉(zhuǎn)動(dòng)12.6圈和9.4圈，足以確保寬體車?？吭诎踩恢?。

4 結(jié)論

(1)提出并研究了能量再生模塊的系統(tǒng)原理，分析了沖擊能量回收及釋放利用的工作過(guò)程。

(2)建立了集成能量再生模塊的有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)半物理仿真數(shù)學(xué)模型，通過(guò)給定道路模擬沖擊信號(hào)仿真分析，驗(yàn)證了能量再生模塊回收能量和減緩沖擊的有效性。

(3)通過(guò)路試測(cè)得90 t重載礦用寬體車集成能量再生模塊有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)取力口主動(dòng)或被動(dòng)停止時(shí)，能量再生模塊可以使整車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在極限狀態(tài)可轉(zhuǎn)動(dòng)12.6圈，且能在4 MPa以上壓力下有效釋放7 L液壓油；集成能量再生模塊無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可保證轉(zhuǎn)動(dòng)9.4圈，且能在4 MPa以上壓力下有效釋放5.2 L液壓油。能量再生模塊設(shè)計(jì)為全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的有效性、安全性提供了有力保障，無(wú)負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在能量回收速度與效果上優(yōu)于有負(fù)載反饋全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。