Thiết kế và đánh giá hệ thống tái tạo năng lượng cho máy đào một gầu sử dụng tích áp thủy lực

https://doi.org/10.31130/ud-jst.2025.23(9A).142

Tóm tắt: 115 | PDF: 62

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Huu Tuan Do
    University of Transport Technology, Vietnam
    Thanh An Tran
    University of Transport Technology, Vietnam
    Van Tram Bui
    University of Transport Technology, Vietnam
    Tri Cuong Do
    College of Technology and Design, University of Economics Ho Chi Minh City, Vietnam
    Van Bien Nguyen
    Engineering Corps, Ministry of National Defense, Vietnam
    The Nam Tran
    Vietnam Airlines Engineering Company Ltd, Vietnam Airlines JSC (VNA), Vietnam

Từ khóa:

Thu hồi năng lượng
tích áp thủy lực
máy xúc hybrid thủy lực
hiệu suất thu hồi năng lượng

Tóm tắt

Máy đào một gầu truyền động thủy lực được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng, khai thác và sản xuất vật liệu, nhưng tiêu thụ nhiều nhiên liệu và phát thải khí xả gây hại môi trường. Bài báo này đề xuất một hệ thống tái tạo năng lượng sử dụng tích áp thủy lực nhằm nâng cao hiệu quả năng lượng. Trong cấu hình hệ thống, tích áp và van điều khiển được nối với khoang piston của xylanh dẫn động cần. Khi hạ cần, năng lượng thế năng được thu hồi và lưu trữ trong tích áp, sau đó tái sử dụng trong quá trình nâng cần, giúp giảm tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống. Các thông số quan trọng như thể tích và áp suất ban đầu của tích áp được khảo sát để lựa chọn giá trị tối ưu. Hệ thống được xây dựng và mô phỏng bằng phần mềm Amesim, cho thấy khả năng giảm đáng kể công suất tiêu thụ của bơm chính, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của giải pháp.

Tài liệu tham khảo

    [1] Z. Quan, L. Ge, Z. Wei, Y. W. Li, and L. Quan, "A Survey of Powertrain Technologies for Energy-Efficient Heavy-Duty Machinery”, Proceedings of the IEEE, vol. 109, no. 3, pp. 279-308, 2021, doi: 10.1109/jproc.2021.3051555.
    [2] Z. Li, C. Wang, L. Quan, Y. Hao, L. Ge, and L. Xia, "Study on energy efficiency characteristics of the heavy-duty manipulator driven by electro-hydraulic hybrid active-passive system”, Automation in Construction, vol. 125, 2021, doi: 10.1016/j.autcon.2021.103646.
    [3] J. G. D. Zhang, Y. Zhao, C. Liu, P. Hu, and Z. Tang, "Research on a new energy-recovery system for hybrid hydraulic excavators”, presented at the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Cape Town, South Africa, 2019.
    [4] A. Opgenoorh, S. Quabeck, R. W. De Doncker, and K. Schmitz, "Challenges and possibilities of the Integration of Electric drives in Mobile machinery”, in International Fluid Power Conference, Technische Universität, Dresden, 2020, pp. 471-480.
    [5] J. Leon-Quiroga, B. Newell, M. Krishnamurthy, A. Gonzalez-Mancera, and J. Garcia-Bravo, "Energy Efficiency Comparison of Hydraulic Accumulators and Ultracapacitors”, Energies, vol. 13, no. 7, 2020, doi: 10.3390/en13071632.
    [6] P. Ranjan, M. Bhola, G. Wrat, S. K. Mishra, and J. Das, "Performance enhancement of hybrid hydraulic excavator using multiple hydro-pneumatic accumulators”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, vol. 234, no. 10, pp. 1133-1149, 2020, doi: 10.1177/0959651820904274.
    [7] P. Casoli, F. Scolari, T. Minav, and M. Rundo, "Comparative Energy Analysis of a Load Sensing System and a Zonal Hydraulics for a 9-Tonne Excavator”, Actuators, vol. 9, no. 2, 2020, doi: 10.3390/act9020039.
    [8] M. G. J. Lagarde, A. Dole, J. Talvitie, and J. Toikka, "Danfoss Digital Displacement & Editron: An efficient electro-hydraulic system for mobile applications”, in International Fluid Power Conference, Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, Germany, 2022, pp. 1045-1058.
    [9] H.-S. Yi and S. Cha, "Optimal Energy Management of the Electric Excavator Using Super Capacitor”, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol. 8, no. 1, pp. 151-164, 2019, doi: 10.1007/s40684-019-00138-w.
    [10] T. Cao et al., "Characterization of the emissions impacts of hybrid excavators with a portable emissions measurement system (PEMS)-based methodology”, Sci Total Environ, vol. 635, pp. 112-119, Sep 1 2018, doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.04.011.
    [11] W. Zhang, J. Wang, S. Du, H. Ma, W. Zhao, and H. Li, "Energy Management Strategies for Hybrid Construction Machinery: Evolution, Classification, Comparison and Future Trends”, Energies, vol. 12, no. 10, 2019, doi: 10.3390/en12102024.
    [12] P. Casoli, F. Scolari, C. M. Vescovini, and M. Rundo, "Energy Comparison between a Load Sensing System and Electro-Hydraulic Solutions Applied to a 9-Ton Excavator”, Energies, vol. 15, no. 7, 2022, doi: 10.3390/en15072583.
    [13] T. Lin, W. Huang, H. Ren, S. Fu, and Q. Liu, "New compound energy regeneration system and control strategy for hybrid hydraulic excavators”, Automation in Construction, vol. 68, pp. 11-20, 2016, doi: 10.1016/j.autcon.2016.03.016.
    [14] L. Xia, L. Quan, L. Ge, and Y. Hao, "Energy efficiency analysis of integrated drive and energy recuperation system for hydraulic excavator boom”, Energy Conversion and Management, vol. 156, pp. 680-687, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2017.11.074.
    [15] L. Ge, Z. Dong, L. Quan, and Y. Li, "Potential energy regeneration method and its engineering applications in large-scale excavators”, Energy Conversion and Management, vol. 195, pp. 1309-1318, 2019, doi: 10.1016/j.enconman.2019.05.079.
    [16] L. Li, T. Zhang, K. Wu, L. Lu, L. Lin, and H. Xu, "Design and Research on Electro-Hydraulic Drive and Energy Recovery System of the Electric Excavator Boom”, Energies, vol. 15, no. 13, 2022, doi: 10.3390/en15134757.
    [17] J. Zhu, C. Shen, Q. He, S. Li, P. Dai, and X. Li, "Boom Potential Energy Regeneration Method for Hybrid Hydraulic Excavators”, IEEE Access, vol. 12, pp. 51450-51462, 2024, doi: 10.1109/access.2024.3386741.
    [18] M. J. Pinches and J. G. Ashby, Power Hydraulices, UK: Prentice Hall International (UK) Ltd, 1988.
    [19] V. H. Nguyen, T. C. Do, and K. K. Ahn, “Hybrid powertrain with dual energy regeneration for boom cylinder movement in a hydraulic excavator”, Automation in Construction, vol. 171, pp. 1-18, 2025, doi: 10.1016/j.autcon.2025.105974.
    [20] L. Tan, X. He, G. Xiao, M. Jiang, and Y. Yuan, “Design and energy analysis of novel hydraulic regenerative potential energy systems”, Energy, vol. 249, pp. 1-18, 2022, doi: 10.1016/j.energy.2022.123780.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Sep 30, 2025
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Do, H. T., T. A. Tran, V. T. Bui, T. C. Do, V. B. Nguyen, và T. N. Tran. “Thiết Kế Và đánh Giá hệ thống tái tạo năng lượng Cho máy đào một gầu sử dụng tích áp thủy lực”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 9A, Tháng Chín 2025, tr 23-28, doi:10.31130/ud-jst.2025.23(9A).142.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##