一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程機械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在資源緊缺的21世紀，對于高效率和低能耗的追求一直是國內(nèi)外制造業(yè)的重要目標。旋挖鉆機屬于工程機械中的粧工設(shè)備，在建筑施工中有著廣泛的應(yīng)用，降低旋挖鉆機能耗對節(jié)約能源有著重要的意義。
[0003]現(xiàn)有的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)的能耗分析:旋挖鉆機工作時鉆桿和鉆具需要反復(fù)循環(huán)升降運動，提升工況時，發(fā)動機和液壓泵同軸連接，發(fā)動機輸出功率，通過液壓泵驅(qū)動主卷揚馬達旋轉(zhuǎn)，主卷揚馬達驅(qū)動卷揚機構(gòu)提升鉆具和鉆桿，由于鉆桿、鉆具和鉆具內(nèi)的泥土的質(zhì)量很大，提升作業(yè)的行程長達幾十米深，需要消耗大量的發(fā)動機功率，提升作業(yè)時通過主卷揚馬達的提升作用將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)殂@桿和鉆具的重力勢能；下放工況時，液壓泵驅(qū)動主卷揚馬達反向轉(zhuǎn)動，發(fā)動機仍然輸出功率，并且鉆桿和鉆具釋放出大量的重力勢能，這些能量基本上都消耗在平衡閥的節(jié)流孔上，使系統(tǒng)發(fā)熱，增加了系統(tǒng)的熱負荷，降低了液壓元件的使用壽命，同時還浪費了能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)，用來將下放工況的重力勢能和液壓泵的能量回收，返還到提升工況的系統(tǒng)中，降低提升工況發(fā)動機的負荷，節(jié)約了能量。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明包括主卷揚馬達，主卷揚馬達的上腔連接第一單向閥和第五單向閥的輸出端，第五單向閥的輸入端連接第一油箱，第一單向閥的輸入端通過液壓泵和濾油器連接至第二油箱，液壓泵連接有發(fā)動機，主卷揚馬達的下腔通過第二能量回收閥的右位連接第四單向閥的輸入端，第四單向閥的輸出端連接儲能器和第二溢流閥的輸入端，第二溢流閥的輸出端連接第三油箱。
[0006]所述儲能器還連接有回收再利用系統(tǒng)，回收再利用系統(tǒng)包括連接儲能器的合流閥輸入端，合流閥輸出端連接第二節(jié)流閥的輸入端，第二節(jié)流閥的輸出端連接第六單向閥的輸出端和主電磁換向閥的右位，主電磁換向閥的右位連接第二能量回收閥的左位，第二能量回收閥的左位連接主卷揚馬達的下腔，主卷揚馬達的上腔連接第一能量回收閥的右位，第一能量回收閥的右位連接主電磁換向閥的右位，主電磁換向閥的右位輸出端連接第四油箱。
[0007]所述主卷揚馬達通過制動油缸連接卷筒，卷筒通過鉆桿連接鉆具。
[0008]所述制動油缸具有T 口和P 口。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用一種基于蓄能器的能量回收方案，在下放工況時，液壓泵輸出液壓能，驅(qū)動主卷揚馬達反向轉(zhuǎn)動，帶動鉆具鉆桿下落，下落的慣性帶動主卷揚馬達旋轉(zhuǎn)，主卷揚馬達轉(zhuǎn)速加快，液壓泵的供油速度跟不上馬達轉(zhuǎn)速，馬達進油口出現(xiàn)局部真空，主卷揚馬達此時相當于泵，輸出高壓油，高壓油經(jīng)過能量回收閥給蓄能器充能，此時相當于二個液壓泵給蓄能器蓄能，實現(xiàn)了重力勢能的回收，能量的回收路線如下:鉆具鉆桿重力勢能通過主卷揚馬達轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓能存儲在蓄能器中，用于提升工況，本發(fā)明回收了重力勢能，降低了熱量損失，減少了系統(tǒng)的熱負荷，延長了液壓元件的使用壽命；在鉆具鉆桿提升工況時，本發(fā)明采用蓄能器和液壓泵合流，降低了液壓泵的負荷，提高了能量的使用率。
[0010]進一步的，本發(fā)明提升工況時，合流閥開啟，蓄能器也是提升工況的液壓能源，蓄能器的油路和液壓泵的油路在泵出口處合流，共同驅(qū)動主卷揚馬達，降低了發(fā)動機的負荷，并且實現(xiàn)了回收能量的再利用。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明回收能量的簡化原理圖；
[0012]圖2為本發(fā)明回收能量再利用的簡化原理圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實施例1的系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0015]參見圖1，本發(fā)明包括主卷揚馬達12，主卷揚馬達12的上腔連接第一單向閥6-1和第五單向閥6-5的輸出端，第五單向閥6-5的輸入端連接第一油箱1-1，第一單向閥6-1的輸入端通過液壓泵3和濾油器2連接至第二油箱1-2，液壓泵3連接有發(fā)動機4，主卷揚馬達12的下腔通過第二能量回收閥9-2的右位連接第四單向閥6-4的輸入端，第四單向閥6-4的輸出端連接儲能器10和第二溢流閥5-2的輸入端，第二溢流閥5-2的輸出端連接第三油箱1-3。
[0016]隨著鉆桿鉆具的下落，慣性會拖著主卷揚馬達12轉(zhuǎn)速增加，液壓泵3的供油速度跟不上馬達12的出油速度，主卷揚馬達12的進油口出現(xiàn)局部真空，在大氣壓的作用下從油箱I吸入低壓油，輸出高壓油，馬達工作在泵的狀態(tài)下，此時液壓泵3的負荷很小，相比【背景技術(shù)】所述的液壓泵3驅(qū)動鉆具鉆桿下落，能量消耗在系統(tǒng)的平衡閥上，系統(tǒng)熱負荷增加，本發(fā)明用蓄能器10取代了傳統(tǒng)的平衡閥，在下放工況時，液壓泵的負荷很小，靠重力和慣性自由下落，有效的降低了系統(tǒng)的能量輸出，避免能源浪費。本發(fā)明不僅可以降低下落工況時，液壓泵3的能量消耗，還能回收鉆具鉆桿的重力勢能，回收重力勢能的原理是主卷揚馬達12由重力驅(qū)動，工作在泵的狀態(tài)下，輸出高壓油，蓄能器10回收這部分高油壓。如圖2，鉆桿鉆具下放時，回收勢能的油路流經(jīng)路徑:第一油箱1-1 —第五單向閥6-5 —主卷揚馬達12上腔一主卷揚馬達12下腔一能量回收閥9-2的右位一第四單向閥6-4 —蓄能器10。在鉆桿鉆具下放的過程中，主卷揚馬達12工作在泵的狀態(tài)，給蓄能器10充能，液壓泵3和油箱I為主卷揚馬達12提供低壓油，液壓泵3的負荷很小。
[0017]參見圖2，儲能器10還連接有回收再利用系統(tǒng)，回收再利用系統(tǒng)包括連接儲能器10的合流閥8輸入端，合流閥8輸出端連接第二節(jié)流閥6-2的輸入端，第二節(jié)流閥6-2的輸出端連接第六單向閥6-1的輸出端和主電磁換向閥7的右位，主電磁換向閥7的右位連接第二能量回收閥9-2的左位，第二能量回收閥9-2的左位連接主卷揚馬達7的下腔，主卷揚馬達12的上腔連接第一能量回收閥9-1的右位，第一能量回收閥9-1的右位連接主電磁換向閥?的右位，主電磁換向閥?的右位輸出端連接第四油箱1-4。
[0018]主卷揚馬達12通過制動油缸13連接卷筒14，卷筒14通過鉆桿15連接鉆具16，制動油缸13具有T 口和P 口。
[0019]上提時，一路油液流經(jīng)路徑:蓄能器10—合流閥8上位一第二單向閥6-2 —A處；另一路油液流經(jīng)路線:油箱I —濾油器2 —液壓泵3 —第一單向閥6-1 — A處;A處，二路液壓油合流，共同驅(qū)動主卷揚馬達12轉(zhuǎn)動，合流之后的油液流經(jīng)路線:A處一主電磁換向閥7右位一第二能量回收閥9-2左位一主卷揚馬達12下腔一主卷揚馬達12上腔一第一能量回收閥9-1右位一主電磁換向閥7右位一第四油箱1-4。在鉆桿鉆具提升時，蓄能器10釋放存儲的液壓能，在A處和液壓泵3合流，共同驅(qū)動主卷揚馬達12轉(zhuǎn)動，不僅減少了液壓泵3的負荷，提高了泵的使用壽命，而且還釋放了下落工況時回收的能量，提高了能量的使用率。隨著鉆桿鉆具的循環(huán)往復(fù)升降，蓄能器10不斷的回收釋放能量，大大降低了發(fā)動機的負荷，節(jié)約了能源。
[0020]實施例1:
[0021]參見圖3，本發(fā)明包括電動機4、液壓泵3、濾油器2、油箱1、蓄能器10、主卷揚馬達12、制動油缸13、卷筒14、鉆桿15、鉆具16、第一溢流閥5-1和第二溢流閥5-2、浮動閥11、合流閥8、主電磁換向閥7、第一能量回收閥9-1和第二能量回收閥9-2以及第一單向閥6-1、第二單向閥6_2、第二單向閥6_3、第四單向閥6_4、第五單向閥6_5和第六單向閥6_6 ;主電磁換向閥7依次連接于第一單向閥6-1、第一能量回收閥9-1、第二能量回收閥9-2、第一油箱1-1 ;蓄能器10依次連接于第二溢流閥5-2、第三單向閥6-3、第四單向閥6-4、合流閥8 ;第一能量回收閥9-1和第二能量回收閥9-2為二位三通電磁換向閥，與液壓泵3和主卷揚馬達12組成回路；浮動閥11為二位二通電磁換向閥，連接于主卷揚馬達12的進出口油路的第一溢流閥5-1 —端連接在液壓泵3出口旁路，另一端連接第四油箱1-4 ;第二溢流閥5-2 一端連接在蓄能器10出口旁路，另一端連接第三油箱1-3 ;液壓泵3通過濾油器2連接第二油箱1-2。
【主權(quán)項】
1.一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)，其特征在于:包括主卷揚馬達(12)，主卷揚馬達(12)的上腔連接第一單向閥(6-1)和第五單向閥(6-5)的輸出端，第五單向閥(6-5)的輸入端連接第一油箱(1-1)，第一單向閥(6-1)的輸入端通過液壓泵(3)和濾油器⑵連接至第二油箱(1-2)，液壓泵(3)連接有發(fā)動機(4)，主卷揚馬達(12)的下腔通過第二能量回收閥(9-2)的右位連接第四單向閥(6-4)的輸入端，第四單向閥(6-4)的輸出端連接儲能器(10)和第二溢流閥(5-2)的輸入端，第二溢流閥(5-2)的輸出端連接第三油箱(1-3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)，其特征在于:所述儲能器(10)還連接有回收再利用系統(tǒng)，回收再利用系統(tǒng)包括連接儲能器(10)的合流閥(8)輸入端，合流閥(8)輸出端連接第二節(jié)流閥￠-2)的輸入端，第二節(jié)流閥(6-2)的輸出端連接第六單向閥(6-1)的輸出端和主電磁換向閥(7)的右位，主電磁換向閥(7)的右位連接第二能量回收閥(9-2)的左位，第二能量回收閥(9-2)的左位連接主卷揚馬達(7)的下腔，主卷揚馬達(12)的上腔連接第一能量回收閥(9-1)的右位，第一能量回收閥(9-1)的右位連接主電磁換向閥(7)的右位，主電磁換向閥(7)的右位輸出端連接第四油箱(1-4)ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)，其特征在于:所述主卷揚馬達(12)通過制動油缸(13)連接卷筒(14)，卷筒(14)通過鉆桿(15)連接鉆具(16) ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)，其特征在于:所述制動油缸(13)具有T 口和P 口。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)，在下放工況時，液壓泵輸出液壓能，驅(qū)動主卷揚馬達反向轉(zhuǎn)動，帶動鉆具鉆桿下落，下落的慣性帶動主卷揚馬達旋轉(zhuǎn)，主卷揚馬達轉(zhuǎn)速加快，液壓泵的供油速度跟不上馬達轉(zhuǎn)速，馬達進油口出現(xiàn)局部真空，主卷揚馬達此時相當于泵，輸出高壓油，高壓油經(jīng)過能量回收閥給蓄能器充能，此時相當于二個液壓泵給蓄能器蓄能，實現(xiàn)了重力勢能的回收，能量的回收路線如下：鉆具鉆桿重力勢能通過主卷揚馬達轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓能存儲在蓄能器中，用于提升工況，本發(fā)明回收了重力勢能，降低了熱量損失，減少了系統(tǒng)的熱負荷，延長了液壓元件的使用壽命。
【IPC分類】F15B21-14, B66D1-08
【公開號】CN104595292
【申請?zhí)枴緾N201510061521
【發(fā)明人】焦生杰, 徐信芯, 熊玉龍, 張鵬程
【申請人】長安大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月5日