CN108895040B - 一种液电混合驱动的举竖装置 - Google Patents

一种液电混合驱动的举竖装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种液电混合驱动的举竖装置，包括动力源、主液压泵、过滤器、油箱、第I溢流阀、单向阀、第II溢流阀、第I液压蓄能器、压力传感器、第I驱动缸、第II驱动缸、第II液压蓄能器、换向阀。通过调节二次元件的排量，控制执行器的工作速度；在举竖装置下放时，第II液压蓄能器可以实现能量回收，并在下次系统启动时再利用；利用变量泵/马达‑电机‑传动箱驱动机械缸，大大提高了系统的功重比。本发明公开的一种液电混合驱动举竖装置具有结构简单、操作方便、功重比大、能实现能量回收再利用。

Description

一种液电混合驱动的举竖装置
技术领域
本发明属于举竖装置技术领域，具体涉及一种液电混合驱动的举竖装置。
背景技术
为适应市场的激烈竞争、满足市场日益严苛的需求，提高举竖装置产品的品质和性能，各种各样的新技术不断地被应用到现代举竖装置的设计中，促进举竖装置的发展。目前，客户对举竖装置的需求主要表现在对安全性、可靠性、可维护性、功重比及节能性等方面的需求上。当前市面上的搬运车辆的举竖装置液压系统主要采用节流调速，造成液压系统温升和能量损失；由于利用变量泵直接驱动液压缸完成举竖动作，导致系统功重比低。
中国专利申请号为CN20150890382.X的实用新型专利申请提出了一种带动态节流调速的叉车液压系统。根据油液流量大小调节补偿阀阀芯的开度大小，满足叉车门架倾斜或属具动作流量的需求，使得门架倾斜和属具的速度不至于因负载过低而导致速度太低，不至于因负载变化而导致速度发生变化，保证了工作效率，且便面了因负载过大导致的门架倾斜和属具的动作速度过快而存在安全隐患。通过节流阀调节进入工作油缸的流量，避免系统多余的流量通过溢流阀高压溢流回液压油箱，减少系统发热。然而，该方案使用节流调速，无法避免地产生节流损失，并造成系统温升。
中国专利申请号为CN201810331902.7的实用新型专利申请提出了一种叉车升降装置，包括底座、门架、叉板和液压缸,底座的一端设置门架,底座的另一端设置液压缸,门架上沿高度方向设置有导槽,叉板通过导向轮安装在导槽上,门架的顶端设置有第I链轮,门架的下端设置有第II链轮,叉板的一端通过链条连接在液压缸的活塞端部,链条分别穿过第I链轮和第II链轮；链条分别穿过第I链轮和第II链轮,链条在液压缸的活塞带动下进而带动叉板向上移动,由于设置有上下两个链轮,在活塞牵引链条时上下两个链轮起到和滑轮组同样的作用,从而能够节省液压缸的活塞向上的牵引力,节省了能量。然而，链传动工作时噪声大，存在冲击、振动，对安装精度要求高；同时使用液压缸驱动链条导致系统功重比低且效率低下。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种结构简单、操作方便、功重比大、能实现能量回收再利用的一种新型液电混合驱动的举竖装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种液电混合驱动的举竖装置，包括动力源、主液压泵、第I过滤器、第II过滤器、油箱、第I溢流阀、第I单向阀、第II溢流阀、第I液压蓄能器、压力传感器、第I驱动缸、第II驱动缸、换向阀、第II液压蓄能器、第III溢流阀、高压管路和低压管路；
动力源与主液压泵机械联接，主液压泵的吸油口通过第I过滤器与油箱连通，主液压泵2的出油口同时与第I单向阀6的进油口和第I溢流阀5的进油口连通，第I溢流阀5的出油口与油箱4连通，第I单向阀6的出油口同时与第II溢流阀7的进油口、第I液压蓄能器8的进油口、压力传感器9的压力端和高压管路连通，第II溢流阀7的出油口与油箱4连通。各驱动缸以并行联接的方式接入回路，驱动缸的第I工作口A与高压管路连通，驱动缸的第II工作口T与低压管路连通，低压管路与油箱连通；
所述第I驱动缸由第I变量泵/马达、第I电机、第I传动箱与第I机械缸组成，第I变量泵/马达与第I电机机械联接，第I电机的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，或者第I变量泵/马达的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，第I传动箱的输出端与第I机械缸的输入轴同轴机械联接。第I变量泵/马达和第I电机通过第I传动箱带动第I机械缸中的丝杠在轴承的支撑下作旋转运动，从而推动活塞杆沿丝杠伸出和缩回，将旋转运动转化为往复直线运动。
所述的第II驱动缸包括第II变量泵/马达，第II传动箱和第II机械缸。第II变量泵/马达的输出轴与第II传动箱的输入端同轴机械联接。
所述的第I驱动缸或第II驱动缸可以是滚柱丝杠和梯形丝杠中的任意一种方式传动。
所述第I传动箱与第II传动箱可以是齿轮传动箱，也可以是带传动箱。
所述第I驱动缸、第II驱动缸均并联在恒压网络中。
所述的第I液压蓄能器和第II液压蓄能器分别可以是一个液压蓄能器，或是两个及两个以上的液压蓄能器构成的液压蓄能器组。
所述的动力源可以是柴油机，也可以是电动机。
所述的主液压泵是机械式恒压变量泵，恒功率变量泵，比例恒压泵和电比例变排量泵中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、结构简单、操作方便、节能高效等优点，能够始终使动力源工作在高效区，达到节能减排的目标；
2、本发明采用两种新型液压元件第I驱动缸和第II驱动缸作为二次调节元件，解决了恒压网络系统中驱动直线负载难的问题，具有结构简单、成本低、易于实现等优点；
3、本发明采用第I驱动缸来驱动直线负载，将液压技术功率密度大的优点和电气技术控制精度高的优点结合起来，弥补了电动机功率不足的问题，同时又具有高的定位精度；
4、本发明可以实现电气和液压两种方式进行能量回收。通过第I驱动缸中的电动机将超越负载产生的势能转化为电能进行存储；通过第I驱动缸中的第I变量泵/马达将超越负载产生的势能转化为液压能存储在第I液压蓄能器中。
5、本发明将因为超越负载而产生的势能直接转换为液压能存储起来，避免了能量多次转换产生的损失，能量存储和利用率高。
附图说明
图1为本发明液电混合驱动的举竖装置的原理示意图；
图2是本发明实施例1的原理示意图；
图3为本发明实施例1叉车外观结构示意图；
图4为本发明实施例2的结构原理示意图；
图5为本发明实施例2导弹发射车的外观结构示意图；
图6为第I驱动缸的剖面图；
图7为第II驱动缸的剖面图。
图中：1动力源、2主液压泵、3.1第I过滤器、3.2第II过滤器、4油箱、5第I溢流阀、6第I单向阀、7第II溢流阀、8第I液压蓄能器、9压力传感器、11.1第I变量泵/马达、12.1第I电机、13.1第I传动箱、14.1第I机械缸、11.2第II变量泵/马达、13.2第II传动箱、14.2第II机械缸、16换向阀、17第II液压蓄能器、18第III溢流阀、19高压管路、20低压管路、21转向机构、22门架、23货叉、24叉车前轮、25叉车后轮、26操作室、27底部平台、28支撑架、29配重块、31导弹发射车前轮、32导弹发射车后轮。
具体实施方式
如图1所示，一种液电混合驱动的举竖装置，包括动力源、主液压泵、第I过滤器、第II过滤器、油箱、第I溢流阀、第I单向阀、第II溢流阀、第I液压蓄能器、压力传感器、第I驱动缸、第II驱动缸、换向阀、第II液压蓄能器、第III溢流阀、高压管路和低压管路；
动力源与主液压泵机械联接，主液压泵的吸油口通过第I过滤器与油箱连通，主液压泵2的出油口同时与第I单向阀6的进油口和第I溢流阀5的进油口连通，第I溢流阀的出油口与油箱4连通，第I单向阀6的出油口同时与第II溢流阀7的进油口、第I液压蓄能器8的进油口、压力传感器9的压力端和高压管路连通，第II溢流阀7的出油口与油箱4连通。各驱动缸以并行联接的方式接入回路，驱动缸的第I工作口A与高压管路连通，驱动缸的第II工作口T与低压管路连通，低压管路与油箱连通；
如图6所示，所述第I驱动缸由第I变量泵/马达、第I电机、第I传动箱与第I机械缸组成，第I变量泵/马达与第I电机机械联接，第I电机的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，或者第I变量泵/马达的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，第I传动箱的输出端与第I机械缸的输入轴同轴机械联接。第I变量泵/马达和第I电机通过第I传动箱带动第I机械缸中的丝杠在轴承的支撑下作旋转运动，从而推动活塞杆沿丝杠伸出和缩回，将旋转运动转化为往复直线运动。
如图7所示，所述的第II驱动缸包括第II变量泵/马达，第II传动箱和第II机械缸。第II变量泵/马达的输出轴与第II传动箱的输入端同轴机械联接。
所述的第I驱动缸或第II驱动缸可以是行星滚柱丝杠，滚柱丝杠和梯形丝杠中的任意一种方式传动。
所述第I传动箱与第II传动箱可以是齿轮传动箱，也可以是带传动箱。
所述第I驱动缸、第II驱动缸均并联在恒压网络中。
所述的第I液压蓄能器和第II液压蓄能器分别可以是一个液压蓄能器，或是两个及两个以上的液压蓄能器构成的液压蓄能器组。
所述的动力源可以是柴油机，也可以是电动机。
所述的主液压泵是机械式恒压变量泵，恒功率变量泵，比例恒压泵和电比例变排量泵中的一种。
当叉车启动工作时，动力源1驱动主液压泵2输出压力油，压力油进入第I驱动缸与第II驱动缸，驱动叉车举竖装置工作，此时第I液压蓄能器8可以启动过程中吸收多余的流量和压力脉动，起到了稳压和减少溢流损失的效果。通过调节二次元件主液压泵2、第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2的排量调节转速及输出的力矩大小，实现二次调节控制。举竖重物时，此时第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2处于马达工况，若第I变量泵/马达11.1的摆角变小，排量变小，输出扭矩变小，转速变大，第I机械缸14.1向上运动速度变大；调节第I变量泵/马达11.1的摆角变大，排量变大，输出扭矩变大，转速变小，第I机械缸14.2向上运动速度变小，第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2同步调节。当叉车举竖装置处于超越负载时，换向阀16处于右位，第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2均处于泵工况，将液压油储存于第II液压蓄能器17。
实施例1
如图2-3所示，一种液电混合驱动的举竖装置，包括动力源、主液压泵、第I过滤器、第II过滤器、油箱、第I溢流阀、第I单向阀、第II溢流阀、第I液压蓄能器、压力传感器、第I驱动缸、第II驱动缸、换向阀、第II液压蓄能器、第III溢流阀、高压管路和低压管路；
动力源与主液压泵机械联接，主液压泵的吸油口通过第I过滤器与油箱连通，主液压泵的出油口同时与第I单向阀的进油口和第I溢流阀的进油口连通，第I溢流阀的出油口与油箱连通，第I单向阀的出油口同时与第II溢流阀的进油口、第I液压蓄能器的进油口、压力传感器的压力端和高压管路连通，第II溢流阀的出油口与油箱连通。各驱动缸以并行联接的方式接入回路，驱动缸的第I工作口A与高压管路连通，驱动缸的第II工作口T与低压管路连通，低压管路与油箱连通；
如图6所示，所述第I驱动缸由第I变量泵/马达、第I电机、第I传动箱与第I机械缸组成，第I变量泵/马达与第I电机机械联接，第I电机的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，或者第I变量泵/马达的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，第I传动箱的输出端与第I机械缸的输入轴同轴机械联接。第I变量泵/马达和第I电机通过第I传动箱带动第I机械缸中的丝杠在轴承的支撑下作旋转运动，从而推动活塞杆沿丝杠伸出和缩回，将旋转运动转化为往复直线运动。
如图7所示，所述的第II驱动缸包括第II变量泵/马达，第II传动箱和第II机械缸。第II变量泵/马达的输出轴与第II传动箱的输入端同轴机械联接。
当叉车启动工作时，动力源1驱动主液压泵2输出压力油，压力油进入第I驱动缸与第II驱动缸，驱动叉车举竖装置工作，此时第I液压蓄能器8可以启动过程中吸收多余的流量和压力脉动，起到了稳压和减少溢流损失的效果。通过调节二次元件主液压泵2、第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2的排量调节转速及输出的力矩大小，实现二次调节控制。举竖重物时，此时第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2处于马达工况，若第I变量泵/马达11.1的摆角变小，排量变小，输出扭矩变小，转速变大，第I机械缸14.1向上运动速度变大；调节第I变量泵/马达11.1的摆角变大，排量变大，输出扭矩变大，转速变小，第I机械缸14.2向上运动速度变小，第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2同步调节。当叉车举竖装置处于超越负载时，换向阀16处于右位，第I变量泵/马达11.1与第II变量泵/马达11.2均处于泵工况，将液压油储存于第II液压蓄能器17。
实施例2
如图4-5所示，一种液电混合驱动的举竖装置，包括动力源、主液压泵、第I过滤器、第II过滤器、油箱、第I溢流阀、第I单向阀、第II溢流阀、第I液压蓄能器、压力传感器、第I驱动缸、第II驱动缸、换向阀、第II液压蓄能器、第III溢流阀、高压管路和低压管路；
动力源与主液压泵机械联接，主液压泵的吸油口通过第I过滤器与油箱连通，主液压泵的出油口同时与第I单向阀的进油口和第I溢流阀的进油口连通，第I溢流阀的出油口与油箱连通，第I单向阀的出油口同时与第II溢流阀的进油口、第I液压蓄能器的进油口、压力传感器的压力端和高压管路连通，第II溢流阀的出油口与油箱连通。各驱动缸以并行联接的方式接入回路，驱动缸的第I工作口A与高压管路连通，驱动缸的第II工作口T与低压管路连通，低压管路与油箱连通；
以上所述仅表明了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并非是对本发明的保护范围的限制。故凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种液电混合驱动的举竖装置，包括动力源、主液压泵、第I过滤器、第II过滤器、油箱、第I溢流阀、第I单向阀、第II溢流阀、第I液压蓄能器、压力传感器、第I驱动缸、第II驱动缸、换向阀、第II液压蓄能器、第III溢流阀、高压管路和低压管路；
动力源与主液压泵机械联接，主液压泵的吸油口通过第I过滤器与油箱连通，主液压泵(2)的出油口同时与第I单向阀(6)的进油口和第I溢流阀(5)的进油口连通，第I溢流阀(5)的出油口与油箱(4)连通，第I单向阀(6)的出油口同时与第II溢流阀(7)的进油口、第I液压蓄能器(8)的进油口、压力传感器(9)的压力端和高压管路连通，第II溢流阀(7)的出油口与油箱(4)连通，各驱动缸以并行联接的方式接入回路，驱动缸的第I工作口A与高压管路连通，驱动缸的第II工作口T与低压管路连通，低压管路与油箱(4)连通；
所述第I驱动缸由第I变量泵/马达、第I电机、第I传动箱与第I机械缸组成，第I变量泵/马达与第I电机机械联接，第I电机的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，或者第I变量泵/马达的输出轴与第I传动箱的输入端同轴机械联接，第I传动箱的输出端与第I机械缸的输入轴同轴机械联接，第I变量泵/马达和第I电机通过第I传动箱带动第I机械缸中的丝杠在轴承的支撑下作旋转运动，从而推动活塞杆沿丝杠伸出和缩回，将旋转运动转化为往复直线运动。
2.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述的第II驱动缸包括第II变量泵/马达、第II传动箱和第II机械缸，第II变量泵/马达的输出轴与第II传动箱的输入端同轴机械联接。
3.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述的第I驱动缸或第II驱动缸可以是滚柱丝杠和梯形丝杠中的任意一种方式传动。
4.根据权利要求2所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述第I传动箱与第II传动箱可以是齿轮传动箱，也可以是带传动箱。
5.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述第I驱动缸、第II驱动缸均并联在恒压网络中。
6.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述的第I液压蓄能器和第II液压蓄能器分别可以是一个液压蓄能器，也可以是两个以上的液压蓄能器构成的液压蓄能器组。
7.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述的动力源可以是柴油机，也可以是电动机。
8.根据权利要求1所述的一种液电混合驱动的举竖装置，其特征在于：所述的主液压泵是机械式恒压变量泵、恒功率变量泵、比例恒压泵和电比例变排量泵中的一种。
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