專利名稱：一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種旋挖鉆機(jī)，特別涉及一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)發(fā)展及能源開采愈見緊張的全球整體環(huán)境下，燃油等各種能源的短缺問題日益嚴(yán)重，工程機(jī)械的節(jié)能研究正在成為研究熱點(diǎn)，而目前針對(duì)混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)的研究還處于空白，一般的旋挖鉆機(jī)仍為純?nèi)加万?qū)動(dòng)模式，不能達(dá)到較好的節(jié)能效果。由于旋挖鉆機(jī)所特有的一套液壓系統(tǒng)和工作裝置，為達(dá)到能源利用率的最大化，對(duì)于旋挖鉆機(jī)的節(jié)能研究勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有旋挖鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)模式單一，不夠節(jié)能的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種分別采用獨(dú)立的發(fā)電電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)主卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，能有效回收鉆桿下降和上車回轉(zhuǎn)能量，從而實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能的混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)組、用于交直流逆變并保持電壓穩(wěn)定的電機(jī)總控制器、儲(chǔ)能單元和整車控制器，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)和液壓泵同軸相聯(lián)，所述的電機(jī)總控制器分別電連接至發(fā)電電動(dòng)機(jī)和儲(chǔ)能單元，所述的整車控制器分別通信連接至發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)總控制器、儲(chǔ)能單元和液壓泵，其特征在于，還包括具有發(fā)電功能的負(fù)載電機(jī)組及執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 所述的負(fù)載電機(jī)組與電機(jī)總控制器電連接，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信連接至整車控制器，負(fù)載電機(jī)組連接并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，所述的負(fù)載電機(jī)組包括第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)和第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)，所述的第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)和第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)分別與電機(jī)總控制器電連接。上述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，所述的液壓馬達(dá)組包括用于切換油路的第一換向控制裝置、同步伸縮變幅油缸、左行走馬達(dá)、右行走馬達(dá)、動(dòng)力頭雙馬達(dá)和副卷揚(yáng)馬達(dá)，所述的同步伸縮變幅油缸、左行走馬達(dá)、右行走馬達(dá)、動(dòng)力頭雙馬達(dá)和副卷揚(yáng)馬達(dá)分別連接至第一換向控制裝置，所述的第一換向控制裝置連接至液壓泵。上述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，所述的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)包括主卷揚(yáng)筒、減速機(jī)和離合器，所述的主卷揚(yáng)筒依次通過減速機(jī)、離合器與第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)相連。上述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行油缸組，所述的執(zhí)行油缸組包括泵/馬達(dá)、用于切換油路的第二換向控制裝置、上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)、加壓油缸、履帶伸縮油缸、桅桿油缸、鉆桅支腿油缸，所述的上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)、加壓油缸、履帶伸縮油缸、桅桿油缸和鉆桅支腿油缸分別連接至第二換向控制裝置，所述的第二換向控制裝置連接至泵/馬達(dá)，所述的泵/馬達(dá)連接至第二負(fù)載電機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)效果在于，液壓馬達(dá)組包括變幅機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)和動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)；卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)由發(fā)電電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)由負(fù)載電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵驅(qū)動(dòng)。負(fù)載電動(dòng)機(jī)可以發(fā)揮發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)雙重作用，可以單獨(dú)或與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)工作裝置，從而減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。儲(chǔ)能元件儲(chǔ)存發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能，并作為能量源驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)總控制器進(jìn)行交直流逆變并保持電壓穩(wěn)定。整機(jī)總控制器控制整機(jī)各動(dòng)力源之間的能量分配，使整機(jī)處于最低能耗狀態(tài)。由負(fù)載電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的泵 /馬達(dá)能作為馬達(dá)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)制動(dòng)能量的回收。在本發(fā)明中，部分工作裝置由不與發(fā)動(dòng)機(jī)直接相聯(lián)的負(fù)載電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其所消耗的能量主要為回收能量，從而減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，使發(fā)動(dòng)機(jī)可以選擇較小功率型號(hào)。此外，在本發(fā)明中，主卷揚(yáng)筒經(jīng)過減速機(jī)、離合器與發(fā)電電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。通過減速機(jī)的減速增扭作用，獲得較大的提升力矩。而在動(dòng)力頭作業(yè)過程中，通過離合器的脫離，使動(dòng)力頭在浮動(dòng)狀態(tài)下工作。在鉆桿和鉆頭下放過程中，利用發(fā)電電動(dòng)機(jī)的發(fā)電作用回收下放勢(shì)能，并通過減速機(jī)構(gòu)放大發(fā)電扭矩，從而牽制鉆桿和鉆頭下降速度使其平穩(wěn)下放。此外，在本發(fā)明中，上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)經(jīng)換向控制裝置、液壓泵與負(fù)載電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。當(dāng)回轉(zhuǎn)制動(dòng)發(fā)生時(shí)，利用上車回轉(zhuǎn)的慣性力帶動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)使其起到泵的作用，反過來帶動(dòng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；其中1為發(fā)動(dòng)機(jī)，2為發(fā)電電動(dòng)機(jī)，3為液壓泵，4為電機(jī)總控制器，5為儲(chǔ)能單元， 6為整車控制器，7為第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)，8為第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)，9為第一換向控制裝置，10為同步伸縮變幅油缸，11為左行走馬達(dá)，12為右行走馬達(dá)，13為動(dòng)力頭雙馬達(dá)，14為副卷揚(yáng)馬達(dá)，15為主卷揚(yáng)筒，16為減速機(jī)，17為離合器，18為泵/馬達(dá)，19為第二換向控制裝置，20 為上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)，21為加壓油缸，22為履帶伸縮油缸，23為桅桿油缸，24為鉆桅支腿油缸。
具體實(shí)施例方式發(fā)動(dòng)機(jī)1與發(fā)電電動(dòng)機(jī)2、液壓泵3同軸相聯(lián)，經(jīng)過用于切換油路的第一換向控制裝置9來分別與用于調(diào)整旋挖鉆臂的位置的同步伸縮變幅油缸10、左行走馬達(dá)11、右行走馬達(dá)12、動(dòng)力頭雙馬達(dá)13、副卷揚(yáng)馬達(dá)14相聯(lián)。整車控制器分別通信連接至發(fā)動(dòng)機(jī)1、電機(jī)總控制器4、儲(chǔ)能單元5、液壓泵3和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以控制整車運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)整車控制器6通過電機(jī)總控制器4對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)2不供電時(shí)，發(fā)電電動(dòng)機(jī)2就相當(dāng)于聯(lián)軸器，直接將發(fā)動(dòng)機(jī)1的扭矩傳遞給泵，當(dāng)處于某些特定工況，如負(fù)載較大時(shí)，電機(jī)總控制器4控制儲(chǔ)能單元5對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)2電機(jī)供電，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)1與發(fā)電電動(dòng)機(jī)2共同驅(qū)動(dòng)液壓泵3為系統(tǒng)回路提供動(dòng)力。儲(chǔ)能單元5通過電機(jī)總控制器4分別與發(fā)電電動(dòng)機(jī)2、第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)7、第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)8相聯(lián)，為各電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力并儲(chǔ)存各發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，與發(fā)動(dòng)機(jī)1相聯(lián)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)2在設(shè)備運(yùn)行初始階段主要作為發(fā)電機(jī)作用，使儲(chǔ)能元件有足夠能量驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)7通過離合器17、減速機(jī)16與主卷揚(yáng)筒15相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)主卷揚(yáng)筒
415的提升與下放，并回收下放勢(shì)能。 第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)8通過泵/馬達(dá)18、第二換向控制裝置19，分別與上車回轉(zhuǎn)馬達(dá) 20、加壓油缸21、履帶伸縮油缸22、桅桿油缸23、鉆桅支腿油缸24相聯(lián)，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)馬 達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)和各油缸伸縮。在回轉(zhuǎn)制動(dòng)過程中，電機(jī)總控制器4向第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)8發(fā)出制動(dòng)指令使其產(chǎn)生制動(dòng)力矩，第二換向控制裝置19進(jìn)行油路切換使上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)20出油口與泵/馬達(dá)18的上端口相通，利用上車回轉(zhuǎn)的慣性力帶動(dòng)上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)20旋轉(zhuǎn)使其出油口產(chǎn)生高壓，反過來帶動(dòng)泵/馬達(dá)18轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)8發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)O)、液壓泵(3)、液壓馬達(dá)組、 用于交直流逆變并保持電壓穩(wěn)定的電機(jī)總控制器G)、儲(chǔ)能單元(5)和整車控制器(6)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)( 和液壓泵(3)同軸相聯(lián)，所述的電機(jī)總控制器(4)分別電連接至發(fā)電電動(dòng)機(jī)( 和儲(chǔ)能單元(5)，所述的整車控制器(6)分別通信連接至發(fā)動(dòng)機(jī) (1)、電機(jī)總控制器G)、儲(chǔ)能單元( 和液壓泵(3)，其特征在于，還包括具有發(fā)電功能的負(fù)載電機(jī)組及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的負(fù)載電機(jī)組與電機(jī)總控制器電連接，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信連接至整車控制器(6)，負(fù)載電機(jī)組連接并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，其特征在于，所述的負(fù)載電機(jī)組包括第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)(7)和第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)(8)，所述的第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)(7)和第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)(8)分別與電機(jī)總控制器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，其特征在于，所述的液壓馬達(dá)組包括用于切換油路的第一換向控制裝置(9)、同步伸縮變幅油缸(10)、左行走馬達(dá)(11)、右行走馬達(dá)(12)、動(dòng)力頭雙馬達(dá)(13)和副卷揚(yáng)馬達(dá)(14)，所述的同步伸縮變幅油缸(10)、左行走馬達(dá)(11)、右行走馬達(dá)(12)、動(dòng)力頭雙馬達(dá)(1 和副卷揚(yáng)馬達(dá)(14)分別連接至第一換向控制裝置(9)，所述的第一換向控制裝置(9)連接至液壓泵(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，其特征在于，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，所述的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)包括主卷揚(yáng)筒(15)、減速機(jī)(16)和離合器(17)，所述的主卷揚(yáng)筒(1 依次通過減速機(jī)(16)、離合器(17)與第一負(fù)載電動(dòng)機(jī)(7)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，其特征在于，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行油缸組，所述的執(zhí)行油缸組包括泵/馬達(dá)(18)、用于切換油路的第二換向控制裝置 (19)、上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)(20)、加壓油缸(21)、履帶伸縮油缸(22)、桅桿油缸(23)、鉆桅支腿油缸(M)，所述的上車回轉(zhuǎn)馬達(dá)(20)、加壓油缸(21)、履帶伸縮油缸(22)、桅桿油缸03)和鉆桅支腿油缸04)分別連接至第二換向控制裝置(19)，所述的第二換向控制裝置(19)連接至泵/馬達(dá)(18)，所述的泵/馬達(dá)(18)連接至第二負(fù)載電動(dòng)機(jī)(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合動(dòng)力旋挖鉆機(jī)，其中液壓系統(tǒng)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)兩個(gè)并行部分組成。利用發(fā)電電動(dòng)機(jī)回收鉆頭與鉆桿下降勢(shì)能、上車回轉(zhuǎn)動(dòng)能向超級(jí)電容充電，并借助超級(jí)電容電力驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)和/或單獨(dú)驅(qū)動(dòng)液壓泵，從而減輕發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。
文檔編號(hào)E21B7/02GK102155160SQ201110031889
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月29日
發(fā)明者何清華, 廖力達(dá), 張?jiān)讫? 張大慶, 方小瑜, 朱建新, 李賽白 申請(qǐng)人:湖南山河智能機(jī)械股份有限公司