Identification of Parameters of the Hydrostatic Model of the Working Equipment Drive System of a Wheel Loader to Study the Effectiveness of the Energy Recovery System

• Autorzy: Rudzki Cezary , Rubiec Arkadiusz , Bartnicki Adam

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9127

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja parametrów modelu hydrostatycznego układu napędu osprzętu roboczego ładowarki kołowej, na potrzeby badań efektywności układu rekuperacji energii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Research conducted on hybrid drive systems of working machines is quite often limited to simulation studies, omitting the experimental determination of the parameters of a real machine. The article describes the course and results of experimental identification studies, which, in the further part of broader research, will be used to validate the hydrostatic model of the wheel loader drive system, which will be used to research the effectiveness of the energy recovery system. After defining the machine and identifying the structure and components of its drive system, the parameters that were determined during the research were determined. The identification tests were divided into two groups. The first of them was aimed at determining the operating parameters of the real object under different operating conditions, while the second one enabled the determination of dynamic parameters in response to impulse forcing. Based on the measurements, the time courses of the measured quantities and all assumed parameters were determined.

PL

Badania prowadzone nad hybrydowymi układami napędowymi maszyn roboczych, dość często, ograniczają się do badań symulacyjnych z pominięciem eksperymentalnego wyznaczenia parametrów rzeczywistej maszyny. W artykule opisano przebieg oraz wyniki, identyfikacyjnych badań eksperymentalnych, które w dalszej części szerzej zakrojonych badań wykorzystane zostaną w procesie walidacji modelu hydrostatycznego układu napędowego ładowarki kołowej, z wykorzystaniem którego przeprowadzone zostaną badania efektywności układu rekuperacji energii. Po zdefiniowaniu maszyny oraz zidentyfikowaniu struktury i komponentów jej układu napędowego, określono parametry, które były wyznaczane w trakcie prowadzonych badań. Badania identyfikacyjne podzielono na dwie grupy. Pierwsza z nich miała na celu wyznaczenie parametrów pracy obiektu rzeczywistego przy różnych warunkach pracy, natomiast druga umożliwiła wyznaczenie parametrów dynamicznych, jako odpowiedzi na wymuszenie o charakterze impulsu. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów wyznaczone zostały przebiegi czasowe mierzonych wielkości oraz wszystkie zakładane parametry.

Słowa kluczowe

EN

mechanical engineering; energy recovery; hydrostatic drive system; identification tests

PL

inżynieria mechaniczna; rekuperacja energii; hydrostatyczny układ napędowy; badania identyfikacyjne

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 15, Nr 4 (58)
• Strony: 91 -- 108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., fot.

Twórcy

autor

Rudzki Cezary

• Military University of Technology Faculty of Mechanical Engineering 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8389-0616

autor

Rubiec Arkadiusz

• Military University of Technology Faculty of Mechanical Engineering 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Bartnicki Adam

• Military University of Technology Faculty of Mechanical Engineering 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] https://www.gov.pl/web/cepik/norma-emisji-spalin-euro-w-centralnej-ewidencji-pojazdow (17.10.2023).
• [2] https://woodstockpower.com/blog/tier-4-emissions-whats/ (17-10-2023).
• [3] https://www.kiloutou.com/pl/stage-v/ (17.10.2023).
• [4] Wang, Hongmei, Quinfeng Wang. 2020. “Parameter Matching and Control of Series Hybrid Hydraulic Excavator Based on Electro-Hydraulic Composite Energy Storage.” IEEE Access 8 : 111899–111912.
• [5] Konsek, R. 2013. „Rozwój pojazdów użytkowych i maszyn roboczych o napędzie hybrydowym”. Maszyny Górnicze 3/2013.
• [6] Zhang, Cong, Dai Wang, Bin Wang, and Fan Tong. 2020. “Battery degradation minimization-oriented hybrid energy storage system for electric vehicles”. Energies 13 (1) : 246-1-21.
• 7] Soma, Aurelio. 2017. Trends and Hybridization Factor for Heavy-Duty
• Working Vehicles. In Hybrid Electric Vehicles (ed. Teresa Donateo). DOI: 10.5772/intechopen.68296.
• [8] Wang, Jixin, Zhiyu Yang, Shaokang Liu, Qingyang Zhang, and Yunwu Han. 2016. “A comprehensive overview of hybrid construction machinery”. Advances in Mechanical Engineering 8 (3) : 1-15.
• [9] Zhang, Wei, Jixin Wang, Shaofeng Du, Hongfeng Ma, Wenjun Zhao, and Haojie Li. 2019. „Energy Management Strategies for Hybrid Construction Machinery: Evolution, Classification, Comparison Future Trends”. Energies 12 (10) : 2024-1-25.
• [10] Dindorf, Ryszard, Piotr Woś. 2017. “ Rozwój energooszczędnych napędów hydrostatycznych z odzyskiem energii”. Mechanik 8-9 : 776-782.
• [11] Wang, Guohui, Zhiquan Dai, Yong Guan, Pengfei Dong, and Lifeng Wu. 2014. “Power Management of Hybrid Power Systems with Li-Fe Batteries and Supercapacitors for Mobile Robots”. Advances in Mechanical Engineering 6. https://doi.org/10.1155/2014/270537.
• [12] Wang, Dongyun, Cheng Guan, Shuangxia Pan, Minjie Zhang, and Xiao Lin. 2009. “Performance analysis of hydraulic excavator power train hybridization” Automation in Construction 18 (3) : 249-257.
• [13] Yang, Jixiang, Yongming Bian, Meng Yang, Jie Shao, and Ao Linag. 2021. “Parameter Matching of Energy Regeneration System for Parallel Hydraulic Hybrid Loader”. Energies 14 (16) : 5014-1 26.
• [14] de L. Brandao, A. Dener, Mariana de F. Ramos, Thiago M. Parreiras, Thales A.C. Maia, Igor A. Pires, Tomás P. Corrêa, Braz de J. Cardoso Filho, and Anderson Nascimento. 2023. “Hybridization of a Backhoe Loader: Electric Drive System Design”. Machines 11 (4) : 471-1-31.
• [15] Przybysz, Mirosław, Marian Janusz Łopatka, Marcin Małek, and Arkadiusz Rubiec. 2021. ”Influence of Flow Divider on Overall Efficiency of a Hydrostatic Drivetrain of a Skid-Steer All-Wheel Drive Multiple-Axle Vehicle”. Energies 14 (12) : 3560-1-19.
• [16] Jůza, Michal, Petr Heřmánek. 2023. “Influence of the excavator hydraulic system efficiency on the productivity”. Research in Agricultural Engineering 69 (1) :18-27.
• [17] Li, Wei, Bo Wu, and Baoyu Cao. 2015. „Control Strategy of a Novel Energy Recovery System for Parallel Hybrid Hydraulic Excavator”. Advances in Mech. Engineering 7 (10). https://doi.org/10.1177/1687814015613769.
• [18] Wu, Zihan, Feng Wang, Bing Xu, Wieslaw Fiebig. 2022. An Electric- Hydraulic Hybrid Wheel Loader With Mode-Driven Control Strategy. In Proceedings of the BATH/ASME 2022 Symposium on Fluid Power and Motion Control FPMC2022. September 14-16, 2022, Bath, UK. https://doi.org/10.1115/FPMC2022-90715.
• [19] Przybysz, Mirosław, Marian Janusz Łopatka, Arkadiusz Rubiec, Piotr Krogul, Karol Cieślik, and Marcin Małek. 2022. “Influence of Hydraulic Drivetrain Configuration on Kinematic Discrepancy and Energy Consumption during Obstacle Overcoming in a 6x6 All-Wheel Hydraulic Drive Vehicle”. Energies 15 (17) : 6397-1-21.
• [20] Bartnicki, Adam. 2019. Kształtowanie i badania hydrotronicznych układów napędowych maszyn inżynieryjnych. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [21] https://blog.mascus.pl/mascus-raport-rynek-2018/ (20-10-2023).
• [22] https://markethub.pl/rynek-maszyn-budowlanych/ (20-10-2023).
• [23] https://atbudownictwo.pl/artykul/rynek-maszyn-budowlanych-w-europie- zeszly-rok-na-sciezce-wzrostu (20-10-2023).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).