一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種勢能回收裝置，尤其是涉及一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀全球面臨資源緊缺問題，各國都極其重視資源和能量的利用，節(jié)能減排已經(jīng)成為工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。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。旋挖鉆機工作時，鉆桿和鉆具需要反復循環(huán)升降運動，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，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，而下放時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，不僅浪費了能量，增加了系統(tǒng)的熱負荷，而且降低了液壓元件的使用壽命，同時影響系統(tǒng)的作業(yè)性會K。
[0003]目前，旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)的馬達制動油路主要從兩個途徑取油，一路是先導泵供油，另一路是主油路經(jīng)過減壓后供油。以上二種供油方式都需要發(fā)動機輸出一定的功率，所以對旋挖鉆機下放工況過程中重力勢能的回收將是旋挖鉆機節(jié)能降耗的未來研宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且易于實現(xiàn)、使用操作方便，能有效回收旋挖鉆機下放工況時的重力勢能，降低了熱量損失，提高了能量的利用率，延長了液壓元件的使用壽命。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:包括油箱、變量泵、第一單向閥、三位四通閥、主卷揚馬達、二位三通閥、回收馬達、平衡閥、第二單向閥、第一換向閥、第三單向閥、儲能器、第二換向閥和制動油缸，所述變量泵的進油口與油箱連接，所述變量泵的出油口與第一單向閥的進油口連接，所述第一單向閥的出油口與三位四通閥的進油口連接，所述三位四通閥的兩個工作口分別與主卷揚馬達的進口和出口連接，所述三位四通閥的回油口與二位三通閥的工作口連接，所述二位三通閥的回油口與油箱連接，所述二位三通閥的進油口與回收馬達的出油口連接，所述回收馬達的進油口與平衡閥的進油口連接，所述平衡閥的出油口與第二單向閥的進油口連接，所述第二單向閥的出油口連接在第一單向閥的出油口與三位四通閥的進油口之間，所述第一換向閥的進油口連接在回收馬達的出油口與二位三通閥的進油口之間，所述第一換向閥的出油口與第三單向閥的進油口連接，所述第三單向閥的出油口與儲能器連接，所述第二換向閥的進油口連接在第三單向閥的出油口與儲能器之間，所述第二換向閥的兩個工作口分別與制動油缸的進油口和出油口連接，所述第二換向閥的回油口與油箱連接。
[0006]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括發(fā)電機、逆變器和超級電容，所述發(fā)電機的輸入軸與回收馬達的輸出軸同軸連接，所述發(fā)電機與逆變器通過電纜連接，所述逆變器與超級電容連接。
[0007]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括第一電動機，所述第一電動機的輸出軸與變量泵的輸入軸連接，所述第一電動機和逆變器通過電纜連接。
[0008]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括浮動閥，所述浮動閥的進油口連接在主卷揚馬達的進口與三位四通閥的一個工作口之間，所述浮動閥的出油口連接在主卷揚馬達的出口與三位四通閥的另一個工作口之間。
[0009]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括第四單向閥和第一溢流閥，所述第四單向閥的出油口和第一溢流閥的進油口并聯(lián)接在主卷揚馬達的出口與三位四通閥的另一個工作口之間。
[0010]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括第五單向閥和第二溢流閥，所述第五單向閥的出油口和第二溢流閥的進油口并聯(lián)接在主卷揚馬達的進口與三位四通閥的一個工作口之間。
[0011]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括第一節(jié)流閥，所述節(jié)流閥的進油口與二位三通閥的回油口連接，所述節(jié)流閥的出油口與油連接。
[0012]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括第二節(jié)流閥，所述第二節(jié)流閥的進油口連接在回收馬達的出油口與二位三通閥的進油口之間，所述第二節(jié)流閥的出油口與第一換向閥的進油口連接。
[0013]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:所述變量泵的出油口與第一單向閥的進油口之間連接有第二溢流閥。
[0014]上述的一種旋挖鉆機主卷揚下放勢能回收系統(tǒng)，其特征在于:所述第二換向閥為兩位四通閥。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0016]1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且易于實現(xiàn)、使用操作方便。
[0017]2、現(xiàn)有技術(shù)中，旋挖鉆機主卷揚系統(tǒng)的馬達制動油缸的液壓油一種方式是先導泵供油，另一種方式是主油路經(jīng)過減壓后供油，這兩種方式都需要發(fā)動機輸出一定的功率；本發(fā)明采用蓄能器作為制動油缸的動力源，鉆桿和鉆具下放過程釋放的重力勢能一部分存儲在蓄能器中，作為開啟制動油缸的動力源，可有效降低發(fā)動機負荷，起到了一定的節(jié)能效果O
[0018]3、在傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行機構(gòu)下放的重力勢能和制動時的慣性都在主控閥的節(jié)流口上以熱能的形式浪費掉，不僅浪費了能量，還增加了系統(tǒng)的熱負荷；本發(fā)明的勢能回收系統(tǒng)，使得鉆桿和鉆具下落時，帶動主卷揚馬達旋轉(zhuǎn)，主卷揚馬達此時相當于泵，輸出高壓油帶動回收馬達轉(zhuǎn)動，回收馬達與發(fā)電機同軸相連，回收馬達帶動發(fā)電機軸旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機發(fā)出的電能經(jīng)過逆變器儲存在超級電容里，實現(xiàn)了重力勢能到液壓能、液壓能到機械能和機械能到電能的轉(zhuǎn)化，超級電容存儲的電能可以用于驅(qū)動電動機或者液壓泵，將電能轉(zhuǎn)化為機械能或者液壓能，實現(xiàn)了重力勢能的完美回收利用。
[0019]4、本發(fā)明在鉆桿和鉆具下放的過程中，不僅能夠通過勢能回收系統(tǒng)回收勢能，而且降低了平衡閥上的熱量損失，提高了能量的利用率，提高了經(jīng)濟性，延長了液壓元件的使用壽命。
[0020]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明提升工況時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明第一種下放工況時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明制動工況時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為本發(fā)明第二種下放工況時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標記說明:
[0027]I一負載；2—主卷揚馬達；3_1—第四單向閥；
[0028]3-2一第五單向閥；4-1一第一溢流閥；4-2—第二溢流閥；
[0029]5—油箱；6—浮動閥；7—三位四通閥；
[0030]8一第二溢流閥；9一第一單向閥；10—電動機；
[0031]11—液壓泵；12—第二單向閥；13—平衡閥；
[0032]14 一回收馬達； 15—發(fā)電機；16—逆變器；
[0033]17—第一電動機；18—超級電容； 19 一二位三通閥；
[0034]20一第一節(jié)流閥；21 —第二節(jié)流閥；22—第一換向閥；
[0035]23—第三單向閥；24—第二換向閥；25—儲能器；
[0036]26—制動油缸。
【具體實施方式】
[0037]如圖1所示，本發(fā)明包括油箱5、變量泵11、第一單向閥9、三位四通閥7、主卷揚馬達2、二位三通閥19、回收馬達14、平衡閥13、第二單向閥12、第一換向閥22、第三單向閥23、儲能器25、第二換向閥24和制動油缸26，所述變量泵11的進油口與油箱5連接，所述變量泵11的出油口與第一單向閥9的進油口連接，所述第一單向閥9的出油口與三位四通閥7的進油口連接，所述三位四通閥7的兩個工作口分別與主卷揚馬達2的進口和出口連接，所述三位四通閥7的回油口與二位三通閥19的工作口連接，所述二位三通閥19的回油口與油箱5連接，所述二位三通閥19的進油口與回收馬達14的出油口連接，所述回收馬達14的進油口與平衡閥13的進油口連接，所述平衡閥13的出油口與第二單向閥12的進油口連接，所述第二單向閥12的出油口連接在第一單向閥9的出油口與三位四通閥7的進油口之間，所述第一換向閥22的進油口連接在回收馬達14的出油口與二位三通閥19的進油口之間，所述第一換向閥22的出油口與第三單向閥23的進油口連接，所述第三單向閥23的出油口與儲能器25連接，所述第二換向閥24的進油口連接在第三單向閥23的出油口與儲能器25之間，所述第二換向閥24的兩個工作口分別與制動油缸26的進油口和出油口連接，所述第二換向閥24的回油口與油箱5連接。
[0038]其中，變量泵11還與電動機10連接且通過電動機10帶動轉(zhuǎn)動，主卷揚馬達2與負載I連接帶動負載(主要指鉆桿和鉆具)工作。平衡閥13的作用如下:當制動油缸26處于抱閘制動狀態(tài)時，保證鉆桿和鉆具能夠安全的懸空在任何位置并且不會出現(xiàn)下滑現(xiàn)象；防止下放工況時鉆桿和鉆具的加速下降并且能夠?qū)崿F(xiàn)一定的微動控制；下方工況時，有一定的延時作用，防止負載I的快速變化引起主卷揚機構(gòu)的抖動現(xiàn)象。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明還包括發(fā)電機15、逆變器16和超級電容18，所述發(fā)電機15的輸入軸與回收馬達14的輸出軸同軸連接，所述發(fā)電機15與逆變器16通過電纜連接，所述逆變器16與超級電容18連接。
[0040]如圖1所不，本發(fā)明還包括第一電動機17，所述第一電動機17的輸出軸與變量泵11的輸入軸連接，所述第一電動機17和逆變器16通過電纜連接。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明還包括浮動閥6，所述浮動閥6的進油口連接在主卷揚馬達2的進口與三位四通閥?的一個工作口之間，所述浮動閥6的出油口連接在主卷揚馬達2的出口與三位四通閥7的另一個工作口之間。浮動閥6在鉆具鉆進工況時，浮動閥6上位工作，將主卷揚馬達2的左腔和右腔連接起來，主卷揚馬達2處于浮動狀態(tài)。
[0042]如圖1所示，本發(fā)明還包括第四單向閥3-1和第一溢流閥4-1，所述第四單向閥3-1的出油口和第一溢流閥4-1的進油口并聯(lián)接在主卷揚馬達2的出口與三位四通閥7的另一個工作口之間；本發(fā)明還包括第五單向閥3-2和第二溢流閥4-2