挖掘机作为工程机械中的常用机型,其经济性和可操作性一直是机械行业关注的重点。国内主机厂家生产的挖掘机普遍采用的是机械式调速的柴油发动机与开中心的液压系统匹配的功率匹配方式,电控柴油发动机与闭中心的液压系统的功率匹配研究较少。电控柴油发动机与传统机械式柴油发动机相比,具有更优良的调速特性和节能效果,闭中心的液压系统与开中心的液压系统相比,能避免不必要的空流和节流损失。因此,研究电控柴油发动机与闭中心的液压系统的功率匹配具有重要的意义。本文结合校企合作项目“FW80全液压履带式挖掘机开发”(项目编号FW/RD201717),对其液压系统和发动机的特性进行研究,分析其功率损失的原因。通过研究挖掘机功率匹配的原理和方法提出分工况控制的策略。通过软件仿真与实验研究相结合的方法,研究了分工况功率匹配的节能效果。下面从以下几方面阐述本文的主要研究内容:1.通过广泛阅读相关文献,总结了挖掘机液压控制系统和功率匹配技术的研究现状。通过对LUDV液压系统的工作原理和特性的分析,明确了其负载敏感特性与抗饱和特性,即液压系统的压力和流量与负载的需求相适应,同时当多个执行机构复合动作时,流量的分配不受负载影响,保证复合动作的协调性。2.电控发动机与机械式调速发动机相比,具有更好的调速特性与更高的燃烧效率。挖掘机的工况众多,工作过程中负载压力变化剧烈,对发动机特性进行分析,电控发动机相较于传统的机械式调速发动机性能更加优良,发动机的转速能够稳定在设定转速附近。3.对发动机功率匹配方法进行研究,本文的功率匹配分别从泵-负载、发动机-泵两方面进行匹配:利用LUDV液压系统实现泵-负载的功率匹配,LUDV液压系统是闭中心的液压系统,避免了不必要的空流和节流损失;电控发动机与恒功率变量泵通过电控发动机的ECU电子控制单元实现发动机恒转速控制,通过对发动机油门的控制,改变发动机扭矩,进而控制发动机的输出功率,实现发动机-泵的匹配。4.在AMESim平台上建立了液压系统的仿真模型和分工况控制的模型,在ADAMS中建立了挖掘机的工作装置的动力学仿真模型,通过联合仿真的方法,仿真了单动作与复合动作工况下的油缸压力曲线、位移曲线、泵的恒功率特性和分工况控制的流量曲线。与实验所得结果的对比分析可以验证仿真模型的正确性,为以后的研究奠定基础,并且得到减轻动臂自重和减小样机油缸内液压冲击的结论。5.设计挖掘机的全循环动作工况,测量发动机转速、扭矩与负载压力,可以发现发动机的转速在负载压力剧烈变化时保持稳定在设定转速。通过对比泵与发动机的功率曲线,可以验证功率匹配的合理性。通过对样机全循环动作时的能耗情况的分析,可以验证分工况功率匹配的有效性。