CN103552457B - 油/电混合动力旋挖钻机传动系统 - Google Patents
油/电混合动力旋挖钻机传动系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103552457B CN103552457B CN201310485708.6A CN201310485708A CN103552457B CN 103552457 B CN103552457 B CN 103552457B CN 201310485708 A CN201310485708 A CN 201310485708A CN 103552457 B CN103552457 B CN 103552457B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oil
- electrohydraulic servo
- servo valve
- power
- iii
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Abstract
油/电混合动力旋挖钻机传动系统属于车辆制造技术领域，目的在于解决现有技术存在的传动效率、能量回收率和再利用率普遍偏低的问题。本发明包括动力系统、加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统；所述动力系统的超级电容、整流/逆变器Ⅰ和电动/发电机Ⅰ在卷扬下放时实现重力势能的回收，中央控制器通过对动力系统的控制，进而通过加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统实现旋挖钻机工作的进行。本发明采用油电混合动力，提高了传动效率，通过在发动机的输出端并联一台电动/发电机，能够很好的匹配发动机的功率，卷扬下放产生的重力势能通过整流/逆变器Ⅰ存储在超级电容中，实现卷扬下放时重力势能的回收，实现能量的回收和再利用。
Description
技术领域
本发明属于车辆制造技术领域，涉及一种混合动力传动系统，具体涉及一种油/电混合动力旋挖钻机传动系统。
背景技术
传统的旋挖钻机传动方式是由发动机通过分动箱直接与液压主泵相连，控制器与各种控制阀连接控制各种执行机构进行工作。系统的动力源只有发动机，在一个循环工况下钻进时，将受地质情况、操作情况的影响，其负载经常处于变化状态，从而影响发动机输出转速的平稳性，传动效率较低；通常情况下，操作者都是将发动机油门全开，使发动机全功率输出，这就增加了燃油消耗，节能效果差；同时旋挖钻机卷扬下放势能被消耗在液压油发热中，下放过程中液压系统还要提供支撑钻杆匀速下降动力，一个动作要经历多次损耗，导致能量回收率和再利用率低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的传动效率、能量回收率和再利用率普遍偏低的问题，提出一种节能效果较好的油/电混合动力旋挖钻机传动系统。
为实现上述目的，本发明的油/电混合动力旋挖钻机传动系统包括动力系统、加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统；
所述动力系统包括发动机、电动/发电机Ⅱ、超级电容、整流或逆变器Ⅱ、整流/逆变器Ⅰ、电动/发电机Ⅰ、离合器Ⅸ、力矩耦合器Ⅱ、离合器Ⅷ、变速箱Ⅰ、离合器Ⅰ、变量泵、离合器Ⅶ、离合器Ⅵ和定量泵；发动机和电动/发电机Ⅱ以并联形式，分别通过离合器Ⅸ和离合器Ⅶ链接到力矩耦合器Ⅱ上，又通过转动轴经离合器Ⅷ与变速箱Ⅰ连接，所述变速箱Ⅰ通过两条输出轴分别经过离合器Ⅰ和离合器Ⅵ连接到变量泵和定量泵，所述电动/发电机Ⅱ依次连接有整流或逆变器Ⅱ、超级电容、整流/逆变器Ⅰ和电动/发电机Ⅰ；
所述动力系统的超级电容、整流/逆变器Ⅰ和电动/发电机Ⅰ在卷扬下放时实现重力势能的回收，中央控制器通过对动力系统的控制，进而通过加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统实现旋挖钻机工作的进行。
所述定量泵的进油口通过过滤器连接到油箱，形成定量泵的进油管路，所述定量泵的出油端口与溢流阀Ⅳ和低压蓄能器连接，形成低压网络线路，所述定量泵的出油端口经单向阀Ⅵ、变量泵与高压蓄能器连通，形成高压网络，高压网络中高压蓄能器的出油端口经溢流阀Ⅰ与低压网络中低压蓄能器的出油端口连通。
变量泵的进油端口与单向阀Ⅵ的出油端口连通，单向阀Ⅵ的进油端口与定量泵的出油端口、溢流阀Ⅰ的出油端口、溢流阀Ⅳ的进油端口、低压蓄能器的进油端口、回转系统的液压变压器Ⅳ的T口、液压变压器Ⅰ的T口、动力头系统的液压变压器Ⅱ的T口和卷扬系统的液压变压器Ⅲ的T口连通；变量泵的进油端口与单向阀的进油端口连通；高压蓄能器的端口与单向阀、回转系统的液压变压器Ⅳ的A口、液压变压器Ⅰ的A口、动力头系统的液压变压器Ⅱ的A口、卷扬系统的液压变压器Ⅲ的A口连通。
所述加压系统包括电液伺服阀Ⅰ、调整油缸Ⅱ、加压油缸、电液伺服阀Ⅱ、液压变压器Ⅰ；电液伺服阀Ⅰ的进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅰ的两个出油端口连接在调整油缸Ⅱ的两端，调整油缸Ⅱ的活塞杆与液压变压器Ⅰ的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅱ的进油端口分别与恒压油源的高压油端、液压变压器Ⅰ的端口B连接，电液伺服阀Ⅱ的两个出油端口连接在加压油缸的两端。
所述动力头系统包括调整油缸Ⅲ、电液伺服阀Ⅲ、液压变压器Ⅱ、电液伺服阀Ⅳ、动力头马达Ⅰ和动力头马达Ⅱ；电液伺服阀Ⅲ的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅲ的两个出油端口连接在调整油缸Ⅲ的两端，调整油缸Ⅲ的活塞杆与液压变压器Ⅱ的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅳ进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅱ的端口B连接，电液伺服阀Ⅳ的两个出油端口分别与动力头马达Ⅰ和动力头马达Ⅱ的端口连接。
所述回转系统包括电液伺服阀Ⅶ、液压变压器Ⅳ、电液伺服阀Ⅷ、回转马达Ⅳ和调整油缸Ⅴ；电液伺服阀Ⅶ的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅶ的两个出油端口连接在调整油缸Ⅴ的两端，调整油缸Ⅴ的活塞杆与液压变压器Ⅳ的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅷ进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅳ的端口B连接，电液伺服阀Ⅷ的两个出油端口与回转马达Ⅳ进出油端口连接。
所述卷扬系统包括电液伺服阀Ⅴ、液压变压器Ⅲ、电液伺服阀Ⅵ、单向阀Ⅱ、单向阀Ⅲ、平衡阀、溢流阀Ⅱ、主卷扬马达Ⅲ、溢流阀Ⅲ、单向阀Ⅳ、单向阀Ⅴ和调整油缸Ⅳ；电液伺服阀Ⅴ的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅴ的两个出油端口连接在调整油缸Ⅳ的两端，调整油缸Ⅳ的活塞杆与液压变压器Ⅲ的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅵ进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅲ的端口B连接，电液伺服阀Ⅷ的两个出油端口分别与单向阀Ⅲ、单向阀Ⅳ的进油口连接。
所述电动/发电机Ⅰ通过变速箱Ⅲ和离合器Ⅴ与力矩耦合器Ⅰ的输入端连接，所述主卷扬马达Ⅲ通过离合器Ⅱ、变速箱Ⅱ和离合器Ⅲ与力矩耦合器Ⅰ的输入端连接，所述力矩耦合器Ⅰ的输出端经离合器Ⅳ、转矩传感器和卷筒连接，从而驱动卷扬负载。
所述传动系统还包括调整油缸Ⅰ和电液伺服阀Ⅸ，所述电液伺服阀Ⅸ的出油端口分别与调整油缸Ⅰ的两端进油口相连，所述电液伺服阀Ⅸ的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接。
所述动力系统的超级电容、整流/逆变器Ⅰ和电动/发电机Ⅰ在卷扬下放时实现重力势能的回收具体为：卷扬下放产生的重力势能通过离合器Ⅳ、力矩耦合器Ⅰ、离合器Ⅴ和变速箱Ⅲ带动电动/发电机Ⅰ工作，电动/发电机Ⅰ作为发电机将重力势能通过整流/逆变器Ⅰ存储在超级电容中，实现卷扬下放时重力势能的回收。
本发明的有益效果为：本发明的通过在发动机的输出端并联一台电动/发电机，能够很好的匹配发动机的功率，当发动机的功率小于负载功率时，电动/发电机切换到电动机状态，及时补充不足功率，使发动机依然工作在最佳燃油经济区附近，当发动机的功率大于负载功率时，电动/发电机又切换到发电机状态发电，电能储存在超级电容中，有效地回收了发动机多余功率，卷扬系统中设置有平衡阀，能使卷扬在下降时，保持较小的恒定速度，同时，卷扬下放产生的重力势能通过离合器Ⅳ、力矩耦合器Ⅰ、离合器Ⅴ、变速箱Ⅲ带动电动/发电机Ⅰ工作，此时作为发电机，将重力势能通过整流/逆变器Ⅰ存储在超级电容中，实现卷扬下放时重力势能的回收，避免几乎全部都转换成热能而引起液压油温度升高的问题，给系统的正常运行带来了很大影响，同时也带来了极大的能量浪费。旋挖钻机采用油/电混合动力旋挖钻机传动系统，传动效率高，达到提高节能效果，节约能源的目的，促进了工程机械向节能环保型产品的发展。
附图说明
图1为本发明的油/电混合动力旋挖钻机传动系统整体结构示意图；
1、中央控制器，2、变速箱Ⅰ，3、离合器Ⅰ，4、变量泵，5、单向阀Ⅰ，6、高压蓄能器，7、调整油缸Ⅰ，8、溢流阀Ⅰ，9、低压蓄能器，10、电液伺服阀Ⅰ，11、调整油缸Ⅱ，12、加压油缸，13、电液伺服阀Ⅱ，14、液压变压器Ⅰ，15、调整油缸Ⅲ，16、电液伺服阀Ⅲ，17、液压变压器Ⅱ，18、电液伺服阀Ⅳ，19、电液伺服阀Ⅴ，20、动力头马达Ⅰ，21、动力头马达Ⅱ，22、液压变压器Ⅲ，23、电液伺服阀Ⅵ，24、单向阀Ⅱ，25、单向阀Ⅲ，26、平衡阀，27、溢流阀Ⅱ，28、主卷扬马达Ⅲ，29、离合器Ⅱ，30、变速箱Ⅱ，31、离合器Ⅲ，32、力矩耦合器Ⅰ，33、离合器Ⅳ，34、转矩传感器，35、卷筒，36、卷扬负载，37、离合器Ⅴ，38、变速箱Ⅲ，39、溢流阀Ⅲ，40、单向阀Ⅳ，41、单向阀Ⅴ，42、电动/发电机Ⅰ，43、调整油缸Ⅳ，44、电液伺服阀Ⅶ，45、液压变压器Ⅳ，46、电液伺服阀Ⅷ，47、回转马达Ⅳ，48、调整油缸Ⅴ，49、电液伺服阀Ⅸ，50、整流/逆变器Ⅰ，51、油箱，52、溢流阀Ⅳ，53、过滤器，54、定量泵，55、离合器Ⅵ，56、单向阀Ⅵ，57、力矩耦合器Ⅱ,58、超级电容，59、整流或逆变器Ⅱ，60、电动/发电机Ⅱ，61、离合器Ⅶ，62、转速传感器，63、离合器Ⅷ，64、发动机，65、离合器Ⅸ，66、扭矩传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
参见附图1，本发明的油/电混合动力旋挖钻机传动系统包括动力系统、加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统；
所述动力系统包括发动机64、电动/发电机Ⅱ60、超级电容58、整流或逆变器Ⅱ59、整流/逆变器Ⅰ50、电动/发电机Ⅰ42、离合器Ⅸ65、力矩耦合器Ⅱ57、离合器Ⅷ63、变速箱Ⅰ2、离合器Ⅰ3、变量泵4、离合器Ⅶ61、离合器Ⅵ55和定量泵54；发动机64和电动/发电机Ⅱ60以并联形式，分别通过离合器Ⅸ65和离合器Ⅶ61链接到力矩耦合器Ⅱ57上，又通过转动轴经离合器Ⅷ63与变速箱Ⅰ2连接，所述变速箱Ⅰ2通过两条输出轴分别经过离合器Ⅰ3和离合器Ⅵ55连接到变量泵4和定量泵54，所述电动/发电机Ⅱ60依次连接有整流或逆变器Ⅱ59、超级电容58、整流/逆变器Ⅰ50和电动/发电机Ⅰ42；
所述动力系统的超级电容58、整流/逆变器Ⅰ50和电动/发电机Ⅰ42在卷扬下放时实现重力势能的回收，中央控制器1接收扭矩传感器66的扭矩值，对发动机64的输出功率进行控制，中央控制器1接收转速传感器62的转速值，对电动/发电机Ⅰ42的转速进行控制，进而通过加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统实现旋挖钻机工作的进行。
所述定量泵54的进油口通过过滤器53连接到油箱51，形成定量泵54的进油管路，所述定量泵54的出油端口与溢流阀Ⅳ52和低压蓄能器9连接，形成低压网络线路，所述定量泵54的出油端口经单向阀Ⅵ56、变量泵4与高压蓄能器6连通，形成高压网络，高压网络中高压蓄能器6的出油端口经溢流阀Ⅰ8与低压网络中低压蓄能器9的出油端口连通。
变量泵4的进油端口与单向阀Ⅵ56的出油端口连通，单向阀Ⅵ56的进油端口与定量泵54的出油端口、溢流阀Ⅰ8的出油端口、溢流阀Ⅳ52的进油端口、低压蓄能器9的进油端口、回转系统的液压变压器Ⅳ45的T口、液压变压器Ⅰ14的T口、动力头系统的液压变压器Ⅱ17的T口和卷扬系统的液压变压器Ⅲ22的T口连通；变量泵4的进油端口与单向阀5的进油端口连通；高压蓄能器6的端口与单向阀5、回转系统的液压变压器Ⅳ45的A口、液压变压器Ⅰ14的A口、动力头系统的液压变压器Ⅱ17的A口、卷扬系统的液压变压器Ⅲ22的A口连通。
所述加压系统包括电液伺服阀Ⅰ10、调整油缸Ⅱ11、加压油缸12、电液伺服阀Ⅱ13、液压变压器Ⅰ14；电液伺服阀Ⅰ10的进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅰ10的两个出油端口连接在调整油缸Ⅱ11的两端，调整油缸Ⅱ11的活塞杆与液压变压器Ⅰ14的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅱ13的进油端口分别与恒压油源的高压油端、液压变压器Ⅰ14的端口B连接，电液伺服阀Ⅱ13的两个出油端口连接在加压油缸12的两端。
所述动力头系统包括调整油缸Ⅲ15、电液伺服阀Ⅲ16、液压变压器Ⅱ17、电液伺服阀Ⅳ18、动力头马达Ⅰ20和动力头马达Ⅱ21；电液伺服阀Ⅲ16的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅲ16的两个出油端口连接在调整油缸Ⅲ15的两端，调整油缸Ⅲ15的活塞杆与液压变压器Ⅱ17的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅳ18进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅱ17的端口B连接，电液伺服阀Ⅳ18的两个出油端口分别与动力头马达Ⅰ20和动力头马达Ⅱ21的端口连接。
所述回转系统包括电液伺服阀Ⅶ44、液压变压器Ⅳ45、电液伺服阀Ⅷ46、回转马达Ⅳ47和调整油缸Ⅴ48；电液伺服阀Ⅶ44的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅶ44的两个出油端口连接在调整油缸Ⅴ48的两端，调整油缸Ⅴ48的活塞杆与液压变压器Ⅳ45的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅷ46进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅳ45的端口B连接，电液伺服阀Ⅷ46的两个出油端口与回转马达Ⅳ47进出油端口连接。
所述卷扬系统包括电液伺服阀Ⅴ19、液压变压器Ⅲ22、电液伺服阀Ⅵ23、单向阀Ⅱ24、单向阀Ⅲ25、平衡阀26、溢流阀Ⅱ27、主卷扬马达Ⅲ28、溢流阀Ⅲ39、单向阀Ⅳ40、单向阀Ⅴ41和调整油缸Ⅳ43；电液伺服阀Ⅴ19的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅴ19的两个出油端口连接在调整油缸Ⅳ43的两端，调整油缸Ⅳ43的活塞杆与液压变压器Ⅲ22的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅵ23进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅲ22的端口B连接，电液伺服阀Ⅷ46的两个出油端口分别与单向阀Ⅲ25、单向阀Ⅳ40的进油口连接。
所述电动/发电机Ⅰ42通过变速箱Ⅲ38和离合器Ⅴ37与力矩耦合器Ⅰ32的输入端连接，所述主卷扬马达Ⅲ28通过离合器Ⅱ29、变速箱Ⅱ30和离合器Ⅲ31与力矩耦合器Ⅰ32的输入端连接，所述力矩耦合器Ⅰ32的输出端经离合器Ⅳ33、转矩传感器34和卷筒35连接，从而驱动卷扬负载36。
所述传动系统还包括调整油缸Ⅰ7和电液伺服阀Ⅸ49，所述电液伺服阀Ⅸ49的出油端口分别与调整油缸Ⅰ7的两端进油口相连，所述电液伺服阀Ⅸ49的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，中央控制器1通过控制电液伺服阀Ⅸ49使调整油缸Ⅰ7运动，从而改变变量泵4出口流量。
高压网络中高压蓄能器6的出油端口分别与电液伺服阀Ⅸ49、电液伺服阀Ⅰ10、电液伺服阀Ⅲ16、电液伺服阀Ⅴ19、电液伺服阀Ⅶ44、电液伺服阀Ⅱ13、电液伺服阀Ⅳ18、电液伺服阀Ⅵ23、电液伺服阀Ⅷ46的高压进油端口相连，分别与液压变压器Ⅰ14、液压变压器Ⅱ17、液压变压器Ⅲ22、液压变压器Ⅳ45的A口相连，而低压网络中低压蓄能器9的出油端口分别与电液伺服阀Ⅸ49、电液伺服阀Ⅰ10、电液伺服阀Ⅲ16、电液伺服阀Ⅴ19、电液伺服阀Ⅶ44、电液伺服阀Ⅱ13、电液伺服阀Ⅳ18、电液伺服阀Ⅵ23、电液伺服阀Ⅷ46的低压进油端口相连，分别与液压变压器Ⅰ14、液压变压器Ⅱ17、液压变压器Ⅲ22、液压变压器Ⅳ45的T口相连。
调整油缸Ⅰ7与变量泵4的变量调节装置铰接，调整油缸Ⅱ11与液压变压器Ⅰ14的变量调节装置铰接，调整油缸Ⅲ15与液压变压器Ⅱ17的变量调节装置铰接，调整油缸Ⅳ43与液压变压器Ⅲ22的变量调节装置铰接，调整油缸Ⅴ48与液压变压器Ⅳ45的变量调节装置铰接。
液压变压器Ⅰ14的A口和B口分别与电液伺服阀Ⅱ13的高低压进油端口连接，液压变压器Ⅱ17的A口和B口分别与电液伺服阀Ⅳ18的高低压进油端口连接，液压变压器Ⅳ45的A口和B口分别与电液伺服阀Ⅷ46的高低压进油端口连接，液压变压器Ⅲ22的A口和B口分别与电液伺服阀Ⅵ23的高低压进油端口连接。
本发明的油/电混合动力旋挖钻机传动系统在以下工况的具体工作状态如下：
(一)当旋挖钻机在工作转台回转工况时，中央控制器1控制发动机64工作在最佳燃油区及其附近。发动机64输出的扭矩通过离合器Ⅷ65、力矩耦合器Ⅱ57、离合器Ⅷ63、变速箱Ⅰ2、离合器Ⅰ3使变量泵4工作，输出高压油。中央控制器控制电液伺服阀Ⅶ44、电液伺服阀Ⅷ46工作，电液伺服阀Ⅶ44控制调整油缸Ⅴ48工作，改变液压变压器Ⅳ45的斜盘倾角，从而增大增大液压变压器Ⅳ45B端口油压，经过电液伺服阀Ⅷ46控制回转马达Ⅳ47工作，实现工作台回转。若发动机64输出扭矩等于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60不工作；若发动机64输出扭矩大于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为发电机，将发动机64多余能量通过整流或逆变器Ⅱ59存储在超级电容58中。若发动机64输出扭矩小于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为电动机，存储在超级电容58中电能通过整流或逆变器Ⅱ59带动电动机工作，补充发动机64输出扭矩不足部分。
(二)当旋挖钻机在卷扬下放工况时，中央控制器1控制发动机64工作在最佳燃油区及其附近。此时离合器Ⅸ63断开，发动机64输出扭矩带动电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为发电机，将发动机64多余能量通过整流或逆变器Ⅱ59存储在超级电容58中。由于卷扬系统中有平衡阀26，能使卷扬在下降时，保持较小的恒定速度，同时，卷扬下放产生的重力势能通过离合器Ⅳ33、力矩耦合器Ⅰ32、离合器Ⅴ37、变速箱Ⅲ38带动电动/发电机Ⅰ42工作，此时作为发电机，将重力势能通过整流/逆变器Ⅰ50存储在超级电容58中，实现卷扬下放时重力势能的回收。
(三)当旋挖钻机在动力头加压工况时，中央控制器1控制发动机64工作在最佳燃油区及其附近。发动机64输出的扭矩通过离合器Ⅷ65、力矩耦合器Ⅱ57、离合器Ⅷ63、变速箱Ⅰ2、离合器Ⅰ3使变量泵4工作，输出高压油。中央控制器控制电液伺服阀Ⅲ16和电液伺服阀Ⅳ18工作，电液伺服阀Ⅲ16使调整油缸Ⅲ15工作，改变液压变压器Ⅱ17的斜盘倾角，从而增大液压变压器Ⅱ17B端口油压，经电液伺服阀Ⅳ18驱动动力头马达Ⅰ20、动力头马达Ⅱ21工作，从而实现动力头工作。中央控制器控制电液伺服阀Ⅰ10、电液伺服阀Ⅱ13工作，电液伺服阀Ⅰ10控制调整油缸Ⅱ11工作，改变液压变压器Ⅰ14的斜盘倾角，从而增大增大液压变压器Ⅰ14B端口油压，经过电液伺服阀Ⅱ13控制加压油缸12工作，实现动力头加压。若发动机64输出扭矩等于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60不工作；若发动机64输出扭矩大于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为发电机，将发动机64多余能量通过整流或逆变器Ⅱ59存储在超级电容58中。若发动机64输出扭矩小于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为电动机，存储在超级电容58中电能通过整流或逆变器Ⅱ59带动电动机工作，补充发动机64输出扭矩不足部分。
(四)当旋挖钻机在卷扬回升工况时，中央控制器1控制发动机64工作在最佳燃油区及其附近。中央控制器1控制发动机64工作在最佳燃油区及其附近。发动机64输出的扭矩通过离合器Ⅷ65、力矩耦合器Ⅱ57、离合器Ⅷ63、变速箱Ⅰ2、离合器Ⅰ3使变量泵4工作，输出高压油。中央控制器43控制电液伺服阀Ⅴ19、电液伺服阀Ⅵ23工作，电液伺服阀Ⅴ19控制调整油缸Ⅳ43工作，改变液压变压器Ⅲ22的斜盘倾角，从而增大增大液压变压器Ⅲ22B端口油压，经过电液伺服阀Ⅵ23、平衡阀26控制回转马达Ⅳ47工作，回转马达Ⅳ47通过离合器Ⅱ29、变速箱Ⅱ30、离合器Ⅲ31、力矩耦合器Ⅰ32、离合器Ⅳ33实现卷扬回升。若此时回转马达Ⅳ47输出扭矩不够负载扭矩，超级电容58通过整流/逆变器Ⅰ50带动电动/发电机Ⅰ42工作，此时作为电动机，输出扭矩经过离合器Ⅴ37、变速箱Ⅲ38、力矩耦合器Ⅰ32、离合器Ⅳ33补充不足的扭矩。若发动机64输出扭矩等于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60不工作；若发动机64输出扭矩大于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为发电机，将发动机64多余能量通过整流或逆变器Ⅱ59存储在超级电容58中。若发动机64输出扭矩小于外负载扭矩，则电动/发电机Ⅱ60工作，此时作为电动机，存储在超级电容58中电能通过整流或逆变器Ⅱ59带动电动机工作，补充发动机64输出扭矩不足部分。
(五)当旋挖钻机在工作转台再次回转工况时，系统的工作原理同一，此时由于负载重力加大，发动机64输出扭矩不足，电动/发电机Ⅱ60作为电动机，将存储在超级电容58中的能量释放，通过离合器Ⅶ61输出扭矩补充不足的扭矩。
(六)当旋挖钻机在卸荷工况时，系统的工作原理同二。此时由于负载的重力较大，卷扬下放时负载产生的重力势能通过离合器Ⅳ33、力矩耦合器Ⅰ32、离合器Ⅴ37、变速箱Ⅲ38带动电动/发电机Ⅰ42工作，此时作为发电机，将重力势能通过整流/逆变器Ⅰ50存储在超级电容58中，实现卷扬下放时负载重力势能的回收。
(七)当旋挖钻机在卷扬再回升工况时，系统的工作原理同四。此时由于负载较小，存储在超级电容58中能量释放，通过整流/逆变器Ⅰ50、带动电动/发电机Ⅰ42工作，此时作为电动机，经变速箱Ⅲ38、离合器Ⅴ37、力矩耦合器Ⅰ32、离合器Ⅳ33带动卷扬回升。若电动/发电机Ⅰ42提供的扭矩不够，发动机64补充剩余的扭矩。
Claims (10)
1.油/电混合动力旋挖钻机传动系统，包括动力系统、加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统，其特征在于：
所述动力系统包括发动机(64)、电动/发电机Ⅱ(60)、超级电容(58)、整流或逆变器Ⅱ(59)、整流/逆变器Ⅰ(50)、电动/发电机Ⅰ(42)、离合器Ⅸ(65)、力矩耦合器Ⅱ(57)、离合器Ⅷ(63)、变速箱Ⅰ(2)、离合器Ⅰ(3)、变量泵(4)、离合器Ⅶ(61)、离合器Ⅵ(55)和定量泵(54)；发动机(64)和电动/发电机Ⅱ(60)以并联形式，分别通过离合器Ⅸ(65)和离合器Ⅶ(61)链接到力矩耦合器Ⅱ(57)上，又通过转动轴经离合器Ⅷ(63)与变速箱Ⅰ(2)连接，所述变速箱Ⅰ(2)通过两条输出轴分别经过离合器Ⅰ(3)和离合器Ⅵ(55)连接到变量泵(4)和定量泵(54)，所述电动/发电机Ⅱ(60)依次连接有整流或逆变器Ⅱ(59)、超级电容(58)、整流/逆变器Ⅰ(50)和电动/发电机Ⅰ(42)；
所述动力系统的超级电容(58)、整流/逆变器Ⅰ(50)和电动/发电机Ⅰ(42)在卷扬下放时实现重力势能的回收，中央控制器(1)通过对动力系统的控制，进而通过加压系统、动力头系统、回转系统和卷扬系统实现旋挖钻机工作的进行。
2.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述定量泵(54)的进油口通过过滤器(53)连接到油箱(51)，形成定量泵(54)的进油管路，所述定量泵(54)的出油端口与溢流阀Ⅳ(52)和低压蓄能器(9)连接，形成低压网络线路，所述定量泵(54)的出油端口经单向阀Ⅵ(56)、变量泵(4)与高压蓄能器(6)连通，形成高压网络，高压网络中高压蓄能器(6)的出油端口经溢流阀Ⅰ(8)与低压网络中低压蓄能器(9)的出油端口连通。
3.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，变量泵(4)的进油端口与单向阀Ⅵ(56)的出油端口连通，单向阀Ⅵ(56)的进油端口与定量泵(54)的出油端口、溢流阀Ⅰ(8)的出油端口、溢流阀Ⅳ(52)的进油端口、低压蓄能器(9)的进油端口、回转系统的液压变压器Ⅳ(45)的T口、液压变压器Ⅰ(14)的T口、动力头系统的液压变压器Ⅱ(17)的T口和卷扬系统的液压变压器Ⅲ(22)的T口连通；变量泵(4)的进油端口与单向阀(5)的进油端口连通；高压蓄能器(6)的端口与单向阀(5)、回转系统的液压变压器Ⅳ(45)的A口、液压变压器Ⅰ(14)的A口、动力头系统的液压变压器Ⅱ(17)的A口、卷扬系统的液压变压器Ⅲ(22)的A口连通。
4.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述加压系统包括电液伺服阀Ⅰ(10)、调整油缸Ⅱ(11)、加压油缸(12)、电液伺服阀Ⅱ(13)、液压变压器Ⅰ(14)；电液伺服阀Ⅰ(10)的进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅰ(10)的两个出油端口连接在调整油缸Ⅱ(11)的两端，调整油缸Ⅱ(11)的活塞杆与液压变压器Ⅰ(14)的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅱ(13)的进油端口分别与恒压油源的高压油端、液压变压器Ⅰ(14)的端口B连接，电液伺服阀Ⅱ(13)的两个出油端口连接在加压油缸(12)的两端。
5.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述动力头系统包括调整油缸Ⅲ(15)、电液伺服阀Ⅲ(16)、液压变压器Ⅱ(17)、电液伺服阀Ⅳ(18)、动力头马达Ⅰ(20)和动力头马达Ⅱ(21)；电液伺服阀Ⅲ(16)的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅲ(16)的两个出油端口连接在调整油缸Ⅲ(15)的两端，调整油缸Ⅲ(15)的活塞杆与液压变压器Ⅱ(17)的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅳ(18)进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅱ(17)的端口B连接，电液伺服阀Ⅳ(18)的两个出油端口分别与动力头马达Ⅰ(20)和动力头马达Ⅱ(21)的端口连接。
6.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述回转系统包括电液伺服阀Ⅶ(44)、液压变压器Ⅳ(45)、电液伺服阀Ⅷ(46)、回转马达Ⅳ(47)和调整油缸Ⅴ(48)；电液伺服阀Ⅶ(44)的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅶ(44)的两个出油端口连接在调整油缸Ⅴ(48)的两端，调整油缸Ⅴ(48)的活塞杆与液压变压器Ⅳ(45)的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅷ(46)进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅳ(45)的端口B连接，电液伺服阀Ⅷ(46)的两个出油端口与回转马达Ⅳ(47)进出油端口连接。
7.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述卷扬系统包括电液伺服阀Ⅴ(19)、液压变压器Ⅲ(22)、电液伺服阀Ⅵ(23)、单向阀Ⅱ(24)、单向阀Ⅲ(25)、平衡阀(26)、溢流阀Ⅱ(27)、主卷扬马达Ⅲ(28)、溢流阀Ⅲ(39)、单向阀Ⅳ(40)、单向阀Ⅴ(41)和调整油缸Ⅳ(43)；电液伺服阀Ⅴ(19)的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接，电液伺服阀Ⅴ(19)的两个出油端口连接在调整油缸Ⅳ(43)的两端，调整油缸Ⅳ(43)的活塞杆与液压变压器Ⅲ(22)的配油盘铰接，电液伺服阀Ⅵ(23)进油端口B与恒压油源的高压油端连接，进油端口A与液压变压器Ⅲ(22)的端口B连接，电液伺服阀Ⅷ(46)的两个出油端口分别与单向阀Ⅲ(25)、单向阀Ⅳ(40)的进油口连接。
8.根据权利要求7所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述电动/发电机Ⅰ(42)通过变速箱Ⅲ(38)和离合器Ⅴ(37)与力矩耦合器Ⅰ(32)的输入端连接，所述主卷扬马达Ⅲ(28)通过离合器Ⅱ(29)、变速箱Ⅱ(30)和离合器Ⅲ(31)与力矩耦合器Ⅰ(32)的输入端连接，所述力矩耦合器Ⅰ(32)的输出端经离合器Ⅳ(33)、转矩传感器(34)和卷筒(35)连接，从而驱动卷扬负载(36)。
9.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述传动系统还包括调整油缸Ⅰ(7)和电液伺服阀Ⅸ(49)，所述电液伺服阀Ⅸ(49)的出油端口分别与调整油缸Ⅰ(7)的两端进油口相连，所述电液伺服阀Ⅸ(49)的进油端口分别与恒压油源的高压油端、恒压油源的低压油端连接。
10.根据权利要求1所述的油/电混合动力旋挖钻机传动系统，其特征在于，所述动力系统的超级电容(58)、整流/逆变器Ⅰ(50)和电动/发电机Ⅰ(42)在卷扬下放时实现重力势能的回收具体为：卷扬下放产生的重力势能通过离合器Ⅳ(33)、力矩耦合器Ⅰ(32)、离合器Ⅴ(37)和变速箱Ⅲ(38)带动电动/发电机Ⅰ(42)工作，电动/发电机Ⅰ(42)作为发电机将重力势能通过整流/逆变器Ⅰ(50)存储在超级电容(58)中，实现卷扬下放时重力势能的回收。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310485708.6A CN103552457B (zh) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 油/电混合动力旋挖钻机传动系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310485708.6A CN103552457B (zh) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 油/电混合动力旋挖钻机传动系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103552457A CN103552457A (zh) | 2014-02-05 |
| CN103552457B true CN103552457B (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=50006887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310485708.6A Expired - Fee Related CN103552457B (zh) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 油/电混合动力旋挖钻机传动系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103552457B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104695852B (zh) * | 2015-01-28 | 2016-09-14 | 太原理工大学 | 具有混合动力装置及多电机驱动的煤层气钻机 |
| CN106545534A (zh) * | 2016-01-21 | 2017-03-29 | 徐工集团工程机械股份有限公司 | 势能回收与再利用系统及旋挖钻机 |
| CN107044459B (zh) * | 2017-06-06 | 2018-06-22 | 吉林大学 | 一种装载机联合供能液压系统及其控制方法 |
| CN108775299B (zh) * | 2018-05-25 | 2019-10-29 | 太原理工大学 | 一种液电混合驱动的旋挖钻机 |
| CN110775238A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-11 | 吉林大学 | 一种基于液压变压器的无人船混合动力驱动系统 |
| CN111075346B (zh) * | 2019-12-30 | 2024-04-16 | 无锡市钻通工程机械有限公司 | 一种非开挖钻机的电液混合驱动系统及非开挖钻机系统 |
| CN114261911B (zh) * | 2021-12-20 | 2023-11-17 | 三一重机有限公司 | 混合动力系统、工程机械及混合动力系统的控制方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1509521A1 (ru) * | 1987-11-25 | 1989-09-23 | Шахтинский Технологический Институт Бытового Обслуживания | Бурильна машина |
| SU1640349A1 (ru) * | 1989-01-12 | 1991-04-07 | Предприятие П/Я Р-6109 | Спускоподъемный агрегат буровой установки |
| CN201972595U (zh) * | 2010-10-20 | 2011-09-14 | 同济大学 | 旋挖钻机能量回收液压装置 |
| CN202970675U (zh) * | 2012-09-29 | 2013-06-05 | 徐州雷曼机械科技有限公司 | 旋挖钻机旋扩装置液压控制系统 |
| CN102167266B (zh) * | 2011-01-24 | 2013-07-24 | 福田雷沃国际重工股份有限公司 | 一种旋挖钻机主卷扬快速下放合流回油再生系统 |
-
2013
- 2013-10-16 CN CN201310485708.6A patent/CN103552457B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1509521A1 (ru) * | 1987-11-25 | 1989-09-23 | Шахтинский Технологический Институт Бытового Обслуживания | Бурильна машина |
| SU1640349A1 (ru) * | 1989-01-12 | 1991-04-07 | Предприятие П/Я Р-6109 | Спускоподъемный агрегат буровой установки |
| CN201972595U (zh) * | 2010-10-20 | 2011-09-14 | 同济大学 | 旋挖钻机能量回收液压装置 |
| CN102167266B (zh) * | 2011-01-24 | 2013-07-24 | 福田雷沃国际重工股份有限公司 | 一种旋挖钻机主卷扬快速下放合流回油再生系统 |
| CN202970675U (zh) * | 2012-09-29 | 2013-06-05 | 徐州雷曼机械科技有限公司 | 旋挖钻机旋扩装置液压控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103552457A (zh) | 2014-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103552457B (zh) | 油/电混合动力旋挖钻机传动系统 | |
| CN101973271B (zh) | 混合动力挖掘机驱动及能量回收系统 | |
| CN107420384A (zh) | 举升装置重力势能压力容积储用系统 | |
| CN101403405A (zh) | 混合动力单泵多执行元件工程机械的能量回收系统 | |
| CN102826000B (zh) | 车辆混合动力系统及集装箱堆高机 | |
| CN105417419B (zh) | 宽调速范围电动储能修井机 | |
| CN107235440A (zh) | 一种用于举升机构的液电混合节能系统 | |
| CN107503395A (zh) | 节流容积直驱复合进出油口独立控制电液系统 | |
| CN105523493B (zh) | 一种功率补偿式修井机动力传动系统 | |
| CN104695852B (zh) | 具有混合动力装置及多电机驱动的煤层气钻机 | |
| CN102768112B (zh) | 一种用于平地机后桥的带功率回收液压加载试验台 | |
| CN106545548A (zh) | 基于共直流母线技术的多泵多马达耐久性试验装置及方法 | |
| CN201288721Y (zh) | 一种混合动力单泵多执行元件工程机械的能量回收系统 | |
| CN103437392B (zh) | 混合动力液压挖掘机系统及使用方法 | |
| CN103921948B (zh) | 混合动力双发式共轴双桨直升机 | |
| WO2024037509A1 (zh) | 旋挖钻机动力系统、旋挖钻机控制方法及旋挖钻机 | |
| CN205204716U (zh) | 宽调速范围电动储能修井机 | |
| CN204512081U (zh) | 一种具有能量回收功能的液压泵试验台系统 | |
| CN208473704U (zh) | 一种电驱动凿岩台车 | |
| CN204111196U (zh) | 一种起重机用节能液压系统及起重机 | |
| CN107032265B (zh) | 一种用于双门架叉车的直接电驱动泵控节能系统 | |
| CN2937582Y (zh) | 用于制动器的变力推动器 | |
| CN212893642U (zh) | 车载石油钻机 | |
| CN107906063A (zh) | 升降作业设备及其动力系统 | |
| CN201685692U (zh) | 一种用于工程机械的混合动力机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160120 Termination date: 20181016 |