CN201972595U - 旋挖钻机能量回收液压装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种旋挖钻机能量回收液压装置，包括主卷扬液压回路、回转液压回路，主卷扬液压回路和回转液压回路设置为恒压网络，恒压网络的高压端与低压端分别设有高压蓄能器、低压蓄能器，且高压端和低压端之间通过减压阀连接并保持恒定压差；恒压网络连接有泵源，回转液压回路中设有回转马达、以及与泵源和高压端相连的第一液压变压器，主卷扬液压回路中设有主卷扬马达、以及与泵源和高压端相连的第二液压变压器。当系统动力不足时，该液压装置释放储能作为系统辅助动力，从而提高了能量利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于旋挖钻机能量回收的液压装置。
背景技术
旋挖钻机在工作时，在控制阀上会产生较大的能量损耗，其损耗主要包括溢流损耗和节流损耗两部分，传统旋挖钻机执行元件的调速是通过调节主控阀通流液阻产生的背压来实现的，以此来保证执行元件的操纵性，使负载回馈的能量都消耗在各种阀口上，最终造成系统发热和液压油温度升高。
实用新型内容
为了使旋挖钻机在工作工程中的能量得到有效的回收和利用，本实用新型提供一种旋挖钻机能量回收液压装置，该装置主要利用液压变压器、蓄能器以及液压恒压网络，将负载回馈的能量进行有效的回收和利用。
为达到以上目的，本实用新型的解决方案是：
一种旋挖钻机能量回收液压装置，包括主卷扬液压回路、回转液压回路，主卷扬液压回路和回转液压回路设置为恒压网络，恒压网络的高压端与低压端分别设有高压蓄能器、低压蓄能器，且高压端和低压端之间通过减压阀连接并保持恒定压差；恒压网络连接有泵源，回转液压回路中设有回转马达、以及与泵源和高压端相连的第一液压变压器，主卷扬液压回路中设有主卷扬马达、以及与泵源和高压端相连的第二液压变压器。
所述泵源出口连接高压蓄能器和第一液压变压器、第二液压变压器的B油口，且回转回路中的第一液压变压器的A、T油口分别连接回转马达的进、出油口，主卷扬马达回路中的第二液压变压器的A、T油口分别连接主卷扬马达的进、出油口。
所述回转回路中还包括第一二位三通电磁换向阀，第一二位三通电磁换向阀的三个油口分别连接第一液压变压器的A、T油口及低压蓄能器；主卷扬回路中 还包括第二二位三通电磁换向阀，第二二位三通电磁换向阀的三个油口分别连接第二液压变压器的A、T油口及低压蓄能器。
所述回转液压回路中还设有起安全保护作用的溢流阀，以及起回油和补油作用的单向阀。
所述主卷扬液压回路中还设有起回油和冲洗作用的液动换向阀。
由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型置具有高压端与低压端的恒压网络、液压蓄能器及液压变压器，采用基于恒压网络二次调节静液传动技术，对旋挖钻机副泵液压系统进行了设计改造，将旋挖钻机的上车回转制动时产生的惯性能和钻头下放时产生的势能储存起来，当系统动力不足时，储能被释放出来做为辅助动力驱动上车回转，以提高工作效率。
附图说明
图1是液压变压器的结构示意图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图中：1、泵源；2、低压蓄能器；3、减压阀；4、高压蓄能器；5、第一二位三通电磁换向阀；6、第一液压变压器；7、第二二位三通电磁换向阀；8、第二液压变压器；9、溢流阀；10、三位三通液动换向阀；11、单向阀；12、上车回转马达；13、主卷扬马达；21、第一泵/马达；22、第二泵/马达
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图2所示，本实用新型的旋挖钻机能量回收液压装置，将旋挖钻机中的副泵液压动力系统设计成基于恒压网络二次调节静液传动技术的动力系统，此系统中主要引入了具有高压端、低压端的恒压网络，低压蓄能器2、高压蓄能器4及第一液压变压器6、第二液压变压器8。该装置包括主卷扬液压回路、回转液压回路，主卷扬液压回路和回转液压回路设置为恒压网络，恒压网络的高压端与低压端分别设有高压蓄能器4、低压蓄能器2，且高压端和低压端之间通过减压阀3连接并保持恒定压差；恒压网络连接有泵源1，回转液压回路中设有回转马达12、以及与泵源1和高压端相连的第一液压变压器6，主卷扬液压回路中设有主卷扬马达13、以及与泵源1和高压端相连的第二液压变压器8。泵源1出口连接高压蓄能器4和第一液压变压器6、第二液压变压器8的B油口，且回 转回路中的第一液压变压器6的A、T油口分别连接回转马达12的进、出油口，主卷扬马达回路中的第二液压变压器8的A、T油口分别连接主卷扬马达13的进、出油口。回转回路中还包括第一二位三通电磁换向阀5，第一二位三通电磁换向阀5的三个油口分别连接第一液压变压器6的A、T油口及低压蓄能器2；主卷扬回路中还包括第二二位三通电磁换向阀7，第二二位三通电磁换向阀7的三个油口分别连接第二液压变压器8的A、T油口及低压蓄能器2。回转液压回路中还设有起安全保护作用的溢流阀9，以及起回油和补油作用的单向阀11。主卷扬液压回路中还设有起回油和冲洗作用的液动换向阀10。
第一液压变压器6、第二液压变压器8是一种能同时控制压力和流量变化的能量控制元件，将恒压网络中的压力无节流损失地调整为压力变化范围内的任一值。由于变压器变压过程可逆，可以向负载输出能量，也可以从负载向蓄能器回收能量。液压变压器是由马达与泵同轴刚性联接组成的，共有四个油口，将马达功能、泵功能集于一身，组成一个单独的横排量装置，减少了许多机械部件，因此惯量小，动作响应快，通过改变配流盘的旋转角度，可以控制油源和负载间的流量比、压力比。当负载反馈能量时，液压变压器上(如图1所示)的第一泵/马达21工作于马达工况，第二泵/马达22工作于泵工况，此时反馈的能量驱动第一泵/马达21，带动第二泵/马达22工作将液压油排出存储在高压蓄能器4中，达到能量回收的目的。当系统动力不足需要辅助动力时，第一泵/马达21工作于泵工况，第二泵/马达22工作于马达工况，高压蓄能器4排出液压油驱动第二泵/马达22，带动第一泵/马达21工作，将高压油泵出，共同驱动执行元件工作。液压变压器的调整部分可以顺时针旋转，也可以逆时针旋转，这使输出口B端的流量可以为正，也可以为负。正的方向指流量通过液压变压器流向负载，向负载端输出能量，而当流量为负时，液压变压器从负载端吸收能量，存储在高压蓄能器中。
二次调节静液传动技术是对液压能与机械能互相转换的液压变压器进行调节来实现能量转换和传递的技术，它不但能实现功率适应，而且可以对工作机构的制动动能和重力势能进行回收与重新利用。同时，在恒压网络上还可以连接多个互不相关的负载，通过液压变压器来控制负载的转矩、位移或速度。
旋挖钻机的上车回转机构的回转时间约占整个工作时间的20％-30％，工作过程中，带动上车回转的转台回转动作非常频繁，且转台的重量约占整机重量的60％，因此在制动过程中有大量的能量损失。
主卷扬在放钻时，采用自重放钻，此时泵停止工作，发动机设定在怠速状态；接近孔底时改为液压制动，并缓慢放钻，此过程中的重力势能可以回收利用。
基于以上两个工况的能量损耗，将主卷扬马达13液压回路和回转马达12液压回路设计成恒压网络形式，如图2所示，恒压网络由泵源1供油以保持压力的恒定，高压端和低压端分别接有高压蓄能器4和低压蓄能器2，两者之间通过减压阀3保持恒定的压差。泵源1出口连接高压蓄能器4和第一液压变压器6、第二液压变压器8的B油口，上车回转回路中，第一液压变压器6的A、T油口分别连接回转马达12的进、出油口，第一二位三通电磁换向阀5的三个油口分别连接第一液压变压器6的A、T油口及低压蓄能器2，溢流阀9起到安全保护作用，单向阀11起到回油和补油功能，主卷扬马达回路中，第二液压变压器8的A、T油口分别连接主卷扬马达13的进、出油口，第二二位三通电磁换向阀7的三个油口分别连接第二液压变压器8的A、T油口及低压蓄能器2，液动换向阀10起到回油和冲洗功能，控制器控制第一液压变压器6、第二液压变压器8配流盘的转角和第一二位三通电磁换向阀5、第二二位三通电磁换向阀7的位置切换。当回转马达12和主卷扬马达13在启动或正常回转时，第一液压变压器6以马达工况工作，高压油驱动第一液压变压器6工作，带动第二液压变压器8在泵工况下工作，将高压油泵出作为驱动回转马达12的执行元件使用。当转台回转至预定位置制动时，回转马达12在制动惯性力的作用下将液压油排出，驱动第二液压变压器8以马达工况工作，带动第一液压变压器6以泵工况工作将惯性能吸收并以液压能的形式存储于高压蓄能器4中。在回转马达12启动和加速时，被存储于高压蓄能器的这部分能量释放出来，以弥补与发动机相连的变量泵动力输出的不足。
当采用自重放钻时，主卷扬马达13以泵形式将高压油排出，驱动液压变压器8将其重力势能转换成液压能存储于高压蓄能器4中，当动力输出不足时被释放出来作为辅助动力供给系统。从而使系统的功率和燃油经济性得到提高。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种旋挖钻机能量回收液压装置，其特征在于：包括主卷扬液压回路、回转液压回路，主卷扬液压回路和回转液压回路设置为恒压网络，恒压网络的高压端与低压端分别设有高压蓄能器、低压蓄能器，且高压端和低压端之间通过减压阀连接并保持恒定压差；恒压网络连接有泵源，回转液压回路中设有回转马达、以及与泵源和高压端相连的第一液压变压器，主卷扬液压回路中设有主卷扬马达、以及与泵源和高压端相连的第二液压变压器。
2.如权利要求1所述的能量回收液压装置，其特征在于：所述泵源出口连接高压蓄能器和第一液压变压器、第二液压变压器的B油口，且回转回路中的第一液压变压器的A、T油口分别连接回转马达的进、出油口，主卷扬马达回路中的第二液压变压器的A、T油口分别连接主卷扬马达的进、出油口。
3.如权利要求1所述的能量回收液压装置，其特征在于：所述回转回路中还包括第一二位三通电磁换向阀，第一二位三通电磁换向阀的三个油口分别连接第一液压变压器的A、T油口及低压蓄能器；主卷扬回路中还包括第二二位三通电磁换向阀，第二二位三通电磁换向阀的三个油口分别连接第二液压变压器的A、T油口及低压蓄能器。
4.如权利要求1-3任一项所述的能量回收液压装置，其特征在于：所述回转液压回路中还设有起安全保护作用的溢流阀，以及起回油和补油作用的单向阀。
5.如权利要求1-3任一项所述的能量回收液压装置，其特征在于：所述主卷扬液压回路中还设有起回油和冲洗作用的液动换向阀。
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