CN107537671A - 混合驱动的破碎机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合驱动的破碎机，包括破碎机执行机构，减速器，动势能储运回路与电动机复合驱动系统、超级电容器组及控制器，采用液电混合的方式实现对破碎机的混合驱动。本发明公开的混合驱动的破碎机具有装机功率低、功耗低、寿命长以及能效高等优点。
Description
技术领域
本发明属于石料破碎机械设备领域，尤其涉及一种混合驱动的破碎机。
背景技术
破碎机是一种用于破碎石料的矿山机械设备，各种类型的破碎机都需要很大的能量把物料破碎。电动机作为破碎机的动力源，其性能及控制方法的优劣决定着整个破碎机工作性能的优劣及工作寿命的长短。现有破碎机的驱动电机存在着几个方面的不足：1、破碎机需要的功率很大，使得破碎机中的主驱动电动机的体积很大，进而主驱动电动机在破碎机内部的合理布置就变得较为不便，甚至无法布置，并且破碎机有时需要处于低速大扭矩运行工况，受目前电动机输出扭矩的制约，必须附加减速器才能实现这一功能，这就使得主电动机整体的体积进一步增大；2、主驱动电动机采用变频器控制，启停过程响应较慢，需要较长的时间才能完成启动和制动，并且启动峰值电流会对电网产生冲击；3、采用制动电阻的方式进行辅助制动，能量损失较多，而且会产生热量，减少主驱动电动机使用寿命；4、破碎机在工作过程中经常会遇到过硬物料，即主电动机会遭遇峰值载荷，会使电动机短时间内产生很大电流和热量，对电动机损害严重，进一步降低电动机使用寿命。
发明内容
针对破碎机现有技术的不足，本发明提供一种混合驱动的破碎机，通过回收工作装置制动过程的动能，提高能量利用率。
混合驱动的破碎机，包括破碎机执行机构(1)，减速器(2)，其特征在于：还包括动势能储运回路与电动机复合驱动系统(22)、超级电容器组(18)及控制器(4)，其中：动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：动势能储运回路(21)、主驱动电动机(3)、电磁离合器(15)、转速传感器(5)、第Ⅰ变频器(16)、双向DC-DC变换器(17)、电流互感器(19)；
所述的动势能储运回路(21)包括电比例四象限液压泵/马达(6)、恒压变量液压泵(9)、液压泵驱动电动机(10)、第Ⅱ变频器(8)、安全阀(11)、二位二通电磁阀(12)、蓄能器(13)、压力传感器(14)、位移传感器(7)及油箱(20)，电比例四象限液压泵/马达的第一油口P1，恒压变量液压泵的出油口、安全阀的进油口、二位二通电磁阀的C油口通过液压管路连通，二位二通电磁阀的D油口、压力传感器与蓄能器连接，压力传感器的输出信号p输入控制器；电比例四象限液压泵/马达的第二油口P2、恒压变量液压泵的进油口、安全阀的出油口均与油箱连通；位移传感器与电比例四象限液压泵/马达的变量活塞连接以检测其摆角变化，位移传感器的输出信号x输入控制器，第Ⅱ变频器的输入端和输出端分别与控制器和液压泵驱动电动机连接，液压泵驱动电动机的输出轴与恒压变量液压泵的驱动轴连接；电比例四象限液压泵/马达的摆角控制器、二位二通电磁阀的控制端均与控制器连接。
主驱动电动机的第一、第二输出轴分别与减速器的输入轴和动势能储运回路电比例四象限液压泵/马达的驱动轴连接，减速器的输出轴与破碎机执行机构的输入轴连接，第Ⅰ变频器的输入端和输出端分别与控制器和主驱动电动机连接，第Ⅰ变频器的直流母线与双向DC-DC变换器的一端连接，双向DC-DC变换器的另一端连接到超级电容器组，双向DC-DC变换器的控制端与控制器连接，转速传感器与主电动机的第二输出轴连接，其输出信号n输入控制器，电流互感器安装在第Ⅰ变频器与主电动机之间，其输出信号i输入控制器；控制器向电比例四象限液压泵/马达、二位二通电磁阀、双向DC-DC变换器、第Ⅰ和第Ⅱ变频器发送控制指令。
所述的恒压变量液压泵是机械信号控制的恒压泵或电信号控制的比例恒压泵。
所述的蓄能器是单一的液压蓄能器或两个以上的液压蓄能器组。
所述的主驱动电动机的第一输出轴通过减速器或直接与破碎机执行机构的驱动轴连接。
所述的动势能储运回路是电比例四象限液压泵/马达和恒压变量液压泵组成的二次调节回路，或电比例四象限液压泵/马达和定量液压泵/马达组成的闭式回路。
所述的动势能储运回路与电动机复合驱动系统通过控制主驱动电动机的转速或主驱动电动机的输出扭矩和转角，实现对破碎机的控制。
与现有技术相比，本发明提供的混合驱动的破碎机，具体有以下优点及积极效果：
1、本发明通过电比例四象限液压泵/马达辅助主驱动电动机驱动破碎机执行机构，在满足破碎机瞬时大功率需求的前提下，使主驱动电动机不必附加减速器就可以实现低速大扭矩工况，减小了主电动机的体积，为电动机在破碎机中的合理布置提供了便利。
2、本发明通过采用液压混合驱动方式，结合电气驱动大功率和液压驱动高功率密度的优点，可显著降低该系统的重量和体积。
3、本发明通过电比例四象限液压泵/马达将破碎机执行机构制动过程的动能存储到液压蓄能器中，可以取消原有的制动电阻，因而可以提高能效并降低系统的发热；
4、本发明通过电比例四象限液压泵/马达辅助主驱动电动机启动，可以降低电动机的装机功率，提高电动机的工作效率，降低电动机工作过程中的能量损耗；
5、本发明采用液压蓄能器和电比例四象限液压泵/马达辅助主驱动电动机启制动，减小对电网的冲击，延长了电动机的使用寿命，并且回收再利用了破碎机执行机构制动过程的动能。
6、本发明采用超级电容器组存储破碎机执行机构制动过程的部分动能，并且在启动过程中补充峰值电流，减小了主驱动电动机直接启动时过大的启动电流对电网的冲击影响。
附图说明
图1为本发明破碎机混合驱动控制原理图。
图中：1-破碎机执行机构；2-减速器；3-主驱动电动机；4-控制器；5-转速传感器；6-电比例四象限液压泵/马达；7-位移传感器；8-第Ⅱ变频器；9-恒压变量液压泵；10-液压泵驱动电动机；11-安全阀；12-二位二通电磁阀；13-蓄能器；14-压力传感器：15-电磁离合器；16-第Ⅰ变频器；17-双向DC-DC变换器；18-超级电容器组；19-电流互感器；20-油箱；21-动势能储运回路；22-动势能储运回路与电动机复合驱动系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如附图1所示，混合驱动的破碎机包括破碎机执行机构1，减速器2，还包括动势能储运回路与电动机复合驱动系统22、超级电容器组18及控制器4，其中：动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：动势能储运回路21、主驱动电动机3、电磁离合器15、转速传感器5、第Ⅰ变频器16、双向DC-DC变换器17、电流互感器19。
所述的动势能储运回路21包括电比例四象限液压泵/马达6、恒压变量液压泵9、液压泵驱动电动机10、第Ⅱ变频器8、安全阀11、二位二通电磁阀12、蓄能器13、压力传感器14、位移传感器7及油箱20，电比例四象限液压泵/马达的第一油口P1，恒压变量液压泵的出油口、安全阀的进油口、二位二通电磁阀的C油口通过液压管路连通，二位二通电磁阀的D油口、压力传感器与蓄能器连接，压力传感器的输出信号p输入控制器；电比例四象限液压泵/马达的第二油口P2、恒压变量液压泵的进油口、安全阀的出油口均与油箱连通；位移传感器与电比例四象限液压泵/马达的变量活塞连接以检测其摆角变化，位移传感器的输出信号x输入控制器，第Ⅱ变频器的输入端和输出端分别与控制器和液压泵驱动电动机连接，液压泵驱动电动机的输出轴与恒压变量液压泵的驱动轴连接；电比例四象限液压泵/马达的摆角控制器、二位二通电磁阀的控制端均与控制器连接。
主驱动电动机的第一、第二输出轴分别与减速器的输入轴和动势能储运回路电比例四象限液压泵/马达的驱动轴连接，减速器的输出轴与破碎机执行机构的输入轴连接，第Ⅰ变频器的输入端和输出端分别与控制器和主驱动电动机连接，第Ⅰ变频器的直流母线与双向DC-DC变换器的一端连接，双向DC-DC变换器的另一端连接到超级电容器组，双向DC-DC变换器的控制端与控制器连接，转速传感器与主电动机的第二输出轴连接，其输出信号n输入控制器，电流互感器安装在第Ⅰ变频器与主电动机之间，其输出信号i输入控制器；控制器向电比例四象限液压泵/马达、二位二通电磁阀、双向DC-DC变换器、第Ⅰ和第Ⅱ变频器发送控制指令H和E。
混合驱动的破碎机启动之前，控制器发出控制指令E到第Ⅱ变频器，控制液压泵驱动电动机启动，恒压变量液压泵开始工作，打开二位二通电磁阀，恒压变量液压泵为蓄能器补充油液，当压力传感器检测到蓄能器组压力达到预设值时，控制器控制二位二通电磁阀关闭。
当破碎机开始启动时，控制器发出指令到第Ⅰ变频器，控制主驱动电动机启动，并通过控制电比例四象限液压泵/马达的摆角使其处于液压马达工况，同时，控制器控制二位二通电磁阀打开，液压蓄能器组释放液压能，与恒压变量液压泵同时驱动电比例四象限液压泵/马达；同时，控制器发出指令E到双向DC-DC变换器，控制超级电容器组释放电能，补充主驱动电动机启动过程所需的峰值电流，主驱动电动机与电比例四象限液压泵/马达共同驱动破碎机启动。当转速传感器检测到主驱动电动机达到预定转速时，控制器发出控制指令E，控制二位二通电磁阀关闭，同时改变电比例四象限液压泵/马达的摆角为零，并控制双向DC-DC变换器使超级电容器组停止释放电能。
工作过程中出现峰值载荷时，电流互感器检测到主驱动电动机中的电流值迅速升高，控制器发出指令到双向DC-DC变换器，控制超级电容器组释放电能，补充主驱动电动机工作过程所需的峰值电流，同时控制器发出指令，控制二位二通电磁阀打开，并通过控制电比例四象限液压泵/马达的摆角使其处于液压马达工况，恒压变量液压泵和蓄能器共同驱动电比例四象限液压泵/马达，辅助主驱动电动机克服峰值载荷，度过峰值载荷后，控制器发出控制指令，控制二位二通电磁阀关闭，改变电比例四象限液压泵/马达的摆角为零。同时控制器控制双向DC-DC变换器使超级电容器组停止释放电能。
破碎机制动时，控制器控制电网停止向第Ⅰ变频器供电，破碎机执行机构的动能带动主驱动电动机处于发电状态，控制器发出指令到双向DC-DC变换器，将主电机发出的电能存储到超级电容器组内，同时控制器发出控制指令通过控制电比例四象限液压泵/马达的摆角方向使其处于液压泵工况，二位二通电磁阀打开，主驱动电动机带动电比例四象限液压泵/马达将油箱中的液压油泵入液压蓄能器组中，液压蓄能器组成为负载，辅助主驱动电动机制动。当压力传感器检测液压蓄能器组中的油液压力达到设定限值时，控制器发出指令使二位二通电磁阀关闭，油液通过安全阀流回油箱。制动过程结束后，控制器发出控制指令，控制二位二通电磁阀关闭，改变电比例四象限液压泵/马达的摆角为零，同时控制器控制双向DC-DC变换器使超级电容器组停止储存电能。
Claims (6)
1.混合驱动的破碎机，包括破碎机执行机构(1)，减速器(2)，其特征在于：还包括动势能储运回路与电动机复合驱动系统(22)、超级电容器组(18)及控制器(4)，其中：动势能储运回路与电动机复合驱动系统包括：动势能储运回路(21)、主驱动电动机(3)、电磁离合器(15)、转速传感器(5)、第Ⅰ变频器(16)、双向DC-DC变换器(17)、电流互感器(19)；
所述的动势能储运回路(21)包括电比例四象限液压泵/马达(6)、恒压变量液压泵(9)、液压泵驱动电动机(10)、第Ⅱ变频器(8)、安全阀(11)、二位二通电磁阀(12)、蓄能器(13)、压力传感器(14)、位移传感器(7)及油箱(20)，电比例四象限液压泵/马达的第一油口P1，恒压变量液压泵的出油口、安全阀的进油口、二位二通电磁阀的C油口通过液压管路连通，二位二通电磁阀的D油口、压力传感器与蓄能器连接，压力传感器的输出信号p输入控制器；电比例四象限液压泵/马达的第二油口P2、恒压变量液压泵的进油口、安全阀的出油口均与油箱连通；位移传感器与电比例四象限液压泵/马达的变量活塞连接以检测其摆角变化，位移传感器的输出信号x输入控制器，第Ⅱ变频器的输入端和输出端分别与控制器和液压泵驱动电动机连接，液压泵驱动电动机的输出轴与恒压变量液压泵的驱动轴连接；电比例四象限液压泵/马达的摆角控制器、二位二通电磁阀的控制端均与控制器连接。
主驱动电动机的第一、第二输出轴分别与减速器的输入轴和动势能储运回路电比例四象限液压泵/马达的驱动轴连接，减速器的输出轴与破碎机执行机构的输入轴连接，第Ⅰ变频器的输入端和输出端分别与控制器和主驱动电动机连接，第Ⅰ变频器的直流母线与双向DC-DC变换器的一端连接，双向DC-DC变换器的另一端连接到超级电容器组，双向DC-DC变换器的控制端与控制器连接，转速传感器与主电动机的第二输出轴连接，其输出信号n输入控制器，电流互感器安装在第Ⅰ变频器与主电动机之间，其输出信号i输入控制器；控制器向电比例四象限液压泵/马达、二位二通电磁阀、双向DC-DC变换器、第Ⅰ和第Ⅱ变频器发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的混合驱动的破碎机，其特征在于：所述的恒压变量液压泵是机械信号控制的恒压泵或电信号控制的比例恒压泵。
3.根据权利要求1所述的混合驱动的破碎机，其特征在于：所述的蓄能器是单一的液压蓄能器或两个以上的液压蓄能器组。
4.根据权利要求1所述的混合驱动的破碎机，其特征在于：所述的主驱动电动机的第一输出轴通过减速器或直接与破碎机执行机构的驱动轴连接。
5.根据权利要求1所述的混合驱动的破碎机，其特征在于：所述的动势能储运回路是电比例四象限液压泵/马达和恒压变量液压泵组成的二次调节回路，或电比例四象限液压泵/马达和定量液压泵/马达组成的闭式回路。
6.根据权利要求1所述的混合驱动的破碎机，其特征在于：所述的动势能储运回路与电动机复合驱动系统通过控制主驱动电动机的转速或主驱动电动机的输出扭矩和转角，实现对破碎机的控制。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2232081A1 (en) * | 2008-01-17 | 2010-09-29 | Metso Minerals, Inc. | A hydraulic power transmission system for a mineral material processing plant, a method for controlling the same, a screening machine and a crushing machine |
| CN103241606A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 太原理工大学 | 液电混合驱动的矿井提升装置及其控制方法 |
| CN203891108U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-10-22 | 华侨大学 | 一种电液混合驱动工程机械的自动怠速系统 |
| CN103924627B (zh) * | 2014-04-15 | 2016-02-24 | 华侨大学 | 一种电液混合驱动工程机械的自动怠速系统及方法 |
| CN105508314A (zh) * | 2016-01-31 | 2016-04-20 | 太原理工大学 | 一种破碎机主电动机液压控制回路及其控制方法 |
| JP5921164B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2016-05-24 | 宇部興産機械株式会社 | 油圧構造および竪型粉砕機 |
| CN103670997B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-06-29 | 中联重科股份有限公司 | 一种混合动力系统及混凝土泵送设备 |
| 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 |
| CN106761760A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-05-31 | 太原理工大学 | 电液混合驱动的电铲提升系统 |
-
2017
- 2017-08-15 CN CN201710698927.0A patent/CN107537671A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2232081A1 (en) * | 2008-01-17 | 2010-09-29 | Metso Minerals, Inc. | A hydraulic power transmission system for a mineral material processing plant, a method for controlling the same, a screening machine and a crushing machine |
| JP5921164B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2016-05-24 | 宇部興産機械株式会社 | 油圧構造および竪型粉砕機 |
| CN103241606A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 太原理工大学 | 液电混合驱动的矿井提升装置及其控制方法 |
| CN103670997B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-06-29 | 中联重科股份有限公司 | 一种混合动力系统及混凝土泵送设备 |
| CN203891108U (zh) * | 2014-04-15 | 2014-10-22 | 华侨大学 | 一种电液混合驱动工程机械的自动怠速系统 |
| CN103924627B (zh) * | 2014-04-15 | 2016-02-24 | 华侨大学 | 一种电液混合驱动工程机械的自动怠速系统及方法 |
| 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 |
| CN105508314A (zh) * | 2016-01-31 | 2016-04-20 | 太原理工大学 | 一种破碎机主电动机液压控制回路及其控制方法 |
| CN106761760A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-05-31 | 太原理工大学 | 电液混合驱动的电铲提升系统 |
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