CN208533606U - 一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压挖掘机回转装置驱动技术领域，且公开了一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，包括计算机控制系统，所述计算机控制系统的输出端双向电连接有储电装置的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有三相交流电源的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有制动液压缸电磁控制阀的输入端。该基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，通过平衡能量的需求与供给、回收制动能量、缓冲补油和回转防反弹四种功能的使用，该系统不仅可以节能，还能做到对环境的零污染，独立的闭式回转系统便于拆卸维修，传动平稳，此外电机驱动液压系统的型式可减弱整个回转系统的振动，本实用新型适用于大、中型液压挖掘机回转系统。

Description

一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统

技术领域

本实用新型涉及液压挖掘机回转装置驱动技术领域，具体为一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统。

背景技术

普通阀控回转液压系统的能量损失主要有两部分：其一为回转起动时因发动机-液压泵的输出流量大于回转液压马达的需求流量所造成的溢流损失，其二为回转制动时在溢流阀上消耗的转台动能损失。目前，电动液压挖掘机为当下挖掘机行业的一个重要研究方向，但具有减少上述两种回转系统能量损失的功能的基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转液压系统在国内外尚无报道，为此我们提出一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统。

实用新型内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，具备节能减排，增加挖掘机传动的平稳性，提高回转系统元件寿命的优点，解决了其一为回转起动时因发动机-液压泵的输出流量大于回转液压马达的需求流量所造成的溢流损失，其二为回转制动时在溢流阀上消耗的转台动能损失的问题。

（二）技术方案

为实现上述节能减排，增加挖掘机传动的平稳性，提高回转系统元件寿命的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，包括计算机控制系统，所述计算机控制系统的输出端双向电连接有储电装置的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有三相交流电源的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有制动液压缸电磁控制阀的输入端，所述制动液压缸电磁控制阀的输出端电连接有制动液压缸的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有制动电磁阀的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有电机控制器的输入端，所述计算机控制系统的输出端电连接有逆变器的输入端，所述逆变器的输出端电连接在电机控制器的输入端，所述电机控制器的输出端双向电连接有电机。

所述电机的输出轴通过联轴器固定连接有双向定量泵，所述双向定量泵的进油处固定连通有进油管，所述进油管的外表面位于电机进油处的一侧与制动电磁阀固定连通，所述双向定量泵的出油处固定连通有出油管，所述进油管的一端固定连通在回转液压马达的出油处，所述回转液压马达的进油处与出油管的一端固定连通，所述进油管的外表面通过液压油管固定连通有第一回转防反弹阀，所述出油管的外表面通过液压油管固定连通有第二回转防反弹阀，所述进油管的外表面通过液压油管固定连通有第一溢流阀，所述出油管的外表面通过液压油管固定连通有第二溢流阀，所述进油管的外表面通过液压油管固定连通有第一单向阀，所述出油管的外表面通过液压油管固定连通有第二单向阀，所述第一溢流阀、第二溢流阀、第一单向阀和第二单向阀的一端均通过液压油管固定连通有滤油器，所述滤油器的一端通过液压油管固定连通有油箱，所述回转液压马达的一端通过液压油管固定连通有转台，所述转台的一侧固定连接有制动液压缸，且转台与制动液压缸电连接。

优选的，所述第一回转防反弹阀通过液压油管与第二回转防反弹阀并联，且第一回转防反弹阀通过液压油管与第二回转防反弹阀通过进油管和出油管与回转液压马达并联。

优选的，所述双向定量泵与回转液压马达通过进油管和出油管组成了一个闭式回路。

本实用新型要解决的另一技术问题是提供一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统控制方法，包括以下步骤：

1）回转驱动时，电机处于电动机工作模式，通过控制电机的转速来控制双向定量泵的流量，进而控制输入到回转液压马达的流量，从而控制回转液压马达的转速。

2）回转制动时，电机处于发电机工作模式时，回转液压马达作为液压泵向双向定量泵输出流量，双向定量泵则作为液压马达带动电机发电，并为储电装置充电。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，具备以下有益效果：

1、该基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，通过第一溢流阀、第二溢流阀、第一单向阀、第二单向阀和滤油器的设置，可以组成缓冲补油装置，当双向定量泵与回转液压马达之间的油路处于导通状态，并且液压油流动路线为顺时针时，若由于外部扰动和电机输出转矩瞬时过高等因素造成系统压力超过溢流阀设定压力时，缓冲补油装置起作用，第一溢流阀导通进行卸油减压，由于系统采用的是闭式回路，此时整个油路中的油量减少，为保持系统中的液压油量的平衡，系统通过第二单向阀进行补油，同理，若液压油流动路线为逆时针，则第二溢流阀和第一单向阀进行缓冲补油的工作，当系统进行液压/机械制动时，制动电磁阀切断油路，若此时液压油流动方向为顺时针，则第二溢流阀和第一单向阀配合进行缓冲补油，若液压油流动方向为逆时针，则第一溢流阀和第二单向阀配合进行缓冲补油，从而使挖掘机回转液压系统具有缓冲补油的功能。

2、该基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，通过第一回转防反弹阀和第二回转防反弹阀的设置，第一回转防反弹阀和第二回转防反弹阀组成防反弹阀组，当制动电磁阀切断液压油路时，防反弹阀组能保证回转液压马达进出口油路仍然连通，从而避免了液压油路中的液压冲击，进而增加制动的平顺性，从而使挖掘机回转液压系统具有回转防反弹功能。

3、该基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，通过电机的设置，在设计时考量了系统的极限工作状态，根据系统的最大负载压力设计电机的最大电磁转矩，这样系统在极限状态下工作时，液压系统流量与压力刚好满足系统的能量需求，系统在非极限状态下工作时，电机仍以最大电磁转矩工作，在电机的加速过程中，由于电机转轴具有一定转动惯量，系统仍然能够维持电机能量供给与液压系统能量需求之间的平衡，特别是电机电磁转矩所作的功等于电机输入到液压系统的能量加上电机轴系的动能，从而使挖掘机回转液压系统达到了平衡能量的需求与供给，提高了挖掘机回转液压系统的节能效果。

4、该基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，通过在回转制动时，但检测到回转系统满足储电装置充电的条件，则电机控制器向电机请求一定的电磁制动力矩，此时电机作为发电机进行再生制动，该功能能够将转台的动能最终转化为电能并储存在储电装置中，从而达到了节能的效果。

附图说明

图1为本实用新型的系统图；

图2为本实用新型的工作原理图。

图中：1计算机控制系统、2储电装置、3三相交流电源、4制动液压缸电磁控制阀、5制动液压缸、6电机控制器、7逆变器、8电机、9制动电磁阀、10双向定量泵、11进油管、12出油管、13回转液压马达、14第一回转防反弹阀、15第二回转防反弹阀、16第一溢流阀、17第二溢流阀、18滤油器、19油箱、20第一单向阀、21第二单向阀、22转台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，包括计算机控制系统1，计算机控制系统1的输出端双向电连接有储电装置2的输入端，通过在回转制动时，但检测到回转系统满足储电装置2充电的条件，则电机控制器6向电机8请求一定的电磁制动力矩，此时电机8作为发电机进行再生制动，该功能能够将转台22的动能最终转化为电能并储存在储电装置2中，从而达到了节能的效果，计算机控制系统1的输出端电连接有三相交流电源3的输入端，系统满载工况下，回转起动时，由三相交流电源3和蓄电装置2为电机8提供电能，计算机控制系统1的输出端电连接有制动液压缸电磁控制阀4的输入端，制动液压缸电磁控制阀4的输出端电连接有制动液压缸5的输入端，计算机控制系统1的输出端电连接有制动电磁阀9的输入端，计算机控制系统1的输出端电连接有电机控制器6的输入端，计算机控制系统1的输出端电连接有逆变器7的输入端，逆变器7的输出端电连接在电机控制器6的输入端，电机控制器6的输出端双向电连接有电机8，通过电机8的设置，在设计时考量了系统的极限工作状态，根据系统的最大负载压力设计电机8的最大电磁转矩，这样系统在极限状态下工作时，液压系统流量与压力刚好满足系统的能量需求，系统在非极限状态下工作时，电机8仍以最大电磁转矩工作，在电机8的加速过程中，由于电机8转轴具有一定转动惯量，系统仍然能够维持电机8能量供给与液压系统能量需求之间的平衡，特别是电机8电磁转矩所作的功等于电机8输入到液压系统的能量加上电机8轴系的动能，从而使挖掘机回转液压系统达到了平衡能量的需求与供给，提高了挖掘机回转液压系统的节能效果。

电机8的输出轴通过联轴器固定连接有双向定量泵10，双向定量泵10的进油处固定连通有进油管11，进油管11的外表面位于电机8进油处的一侧与制动电磁阀9固定连通，双向定量泵10的出油处固定连通有出油管12，进油管11的一端固定连通在回转液压马达13的出油处，回转液压马达13的进油处与出油管12的一端固定连通，双向定量泵10与回转液压马达13通过进油管11和出油管12组成了一个闭式回路，进油管11的外表面通过液压油管固定连通有第一回转防反弹阀14，出油管12的外表面通过液压油管固定连通有第二回转防反弹阀15，第一回转防反弹阀14通过液压油管与第二回转防反弹阀15并联，且第一回转防反弹阀14通过液压油管与第二回转防反弹阀15通过进油管11和出油管12与回转液压马达13并联，通过第一回转防反弹阀14和第二回转防反弹阀15的设置，第一回转防反弹阀14和第二回转防反弹阀15组成防反弹阀组，当制动电磁阀9切断液压油路时，防反弹阀组能保证回转液压马达13进出口油路仍然连通，从而避免了液压油路中的液压冲击，进而增加制动的平顺性，从而使挖掘机回转液压系统具有回转防反弹功，进油管11的外表面通过液压油管固定连通有第一溢流阀16，出油管12的外表面通过液压油管固定连通有第二溢流阀17，进油管11的外表面通过液压油管固定连通有第一单向阀20，出油管12的外表面通过液压油管固定连通有第二单向阀21，第一溢流阀16、第二溢流阀17、第一单向阀20和第二单向阀21的一端均通过液压油管固定连通有滤油器18，通过第一溢流阀16、第二溢流阀17、第一单向阀20、第二单向阀21和滤油器18的设置，可以组成缓冲补油装置，当双向定量泵10与回转液压马达13之间的油路处于导通状态，并且液压油流动路线为顺时针时，若由于外部扰动和电机8输出转矩瞬时过高等因素造成系统压力超过溢流阀设定压力时，缓冲补油装置起作用，第一溢流阀16导通进行卸油减压，由于系统采用的是闭式回路，此时整个油路中的油量减少，为保持系统中的液压油量的平衡，系统通过第二单向阀21进行补油；同理，若液压油流动路线为逆时针，则第二溢流阀17和第一单向阀20进行缓冲补油的工作。当系统进行液压/机械制动时，制动电磁阀9切断油路，若此时液压油流动方向为顺时针，则第二溢流阀17和第一单向阀20配合进行缓冲补油，若液压油流动方向为逆时针，则第一溢流阀16和第二单向阀21配合进行缓冲补油，从而使挖掘机回转液压系统具有缓冲补油的功能，滤油器18的一端通过液压油管固定连通有油箱19，回转液压马达13的一端通过液压油管固定连通有转台22，转台22的一侧固定连接有制动液压缸5，且转台22与制动液压缸5电连接。

本实用新型要解决的另一技术问题是提供一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统的控制方法，包括以下步骤：

1）回转驱动时，电机8处于电动机工作模式，通过控制电机8的转速来控制双向定量泵10的流量，进而控制输入到回转液压马达13的流量，从而控制回转液压马达13的转速。

2）回转制动时，电机8处于发电机工作模式时，回转液压马达13作为液压泵向双向定量泵10输出流量，双向定量泵10则作为液压马达带动电机8发电，并为储电装置2充电。

综上所述，该基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，通过平衡能量的需求与供给、回收制动能量、缓冲补油和回转防反弹四种功能的设置，使该系统不仅可以节能，还能做到对环境的零污染，独立的闭式回转系统便于拆卸维修，传动平稳，此外电机8驱动液压系统的型式可减弱整个回转系统的振动，本实用新型特别适用于大、中型液压挖掘机回转系统。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，包括计算机控制系统(1)，其特征在于：所述计算机控制系统(1)的输出端双向电连接有储电装置(2)的输入端，所述计算机控制系统(1)的输出端电连接有三相交流电源(3)的输入端，所述计算机控制系统(1)的输出端电连接有制动液压缸电磁控制阀(4)的输入端，所述制动液压缸电磁控制阀(4)的输出端电连接有制动液压缸(5)的输入端，所述计算机控制系统(1)的输出端电连接有制动电磁阀(9)的输入端，所述计算机控制系统(1)的输出端电连接有电机控制器(6)的输入端，所述计算机控制系统(1)的输出端电连接有逆变器(7)的输入端，所述逆变器(7)的输出端电连接在电机控制器(6)的输入端，所述电机控制器(6)的输出端双向电连接有电机(8)；

所述电机(8)的输出轴通过联轴器固定连接有双向定量泵(10)，所述双向定量泵(10)的进油处固定连通有进油管(11)，所述进油管(11)的外表面位于电机(8)进油处的一侧与制动电磁阀(9)固定连通，所述双向定量泵(10)的出油处固定连通有出油管(12)，所述进油管(11)的一端固定连通在回转液压马达(13)的出油处，所述回转液压马达(13)的进油处与出油管(12)的一端固定连通，所述进油管(11)的外表面通过液压油管固定连通有第一回转防反弹阀(14)，所述出油管(12)的外表面通过液压油管固定连通有第二回转防反弹阀(15)，所述进油管(11)的外表面通过液压油管固定连通有第一溢流阀(16)，所述出油管(12)的外表面通过液压油管固定连通有第二溢流阀(17)，所述进油管(11)的外表面通过液压油管固定连通有第一单向阀(20)，所述出油管(12)的外表面通过液压油管固定连通有第二单向阀(21)，所述第一溢流阀(16)、第二溢流阀(17)、第一单向阀(20)和第二单向阀(21)的一端均通过液压油管固定连通有滤油器(18)，所述滤油器(18)的一端通过液压油管固定连通有油箱(19)，所述回转液压马达(13)的一端通过液压油管固定连通有转台(22)，所述转台(22)的一侧固定连接有制动液压缸(5)，且转台(22)与制动液压缸(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，其特征在于：所述第一回转防反弹阀(14)通过液压油管与第二回转防反弹阀(15)并联，且第一回转防反弹阀(14)通过液压油管与第二回转防反弹阀(15)通过进油管(11)和出油管(12)与回转液压马达(13)并联。

3.根据权利要求1所述的一种基于电机驱动双向定量泵的挖掘机回转系统，其特征在于：所述双向定量泵(10)与回转液压马达(13)通过进油管(11)和出油管(12)组成了一个闭式回路。