CN221144292U - 一种动力系统及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力系统及旋挖钻机。该动力系统应用于旋挖钻机，包括用于驱动所述旋挖钻机工作的执行机构、液压油箱、第一泵组、第二泵组、电动力模块、油动力模块及控制模块，电动力模块和油动力模块分别与控制模块双向通讯连接，其中，电动力模块驱动第一泵组，第一泵组中的第一主泵输出的高压油供给所述执行机构，油动力模块驱动第二泵组，第二泵组中的第二主泵输出的高压油供给所述执行机构。本实用新型提供的动力系统具有完全独立的油动力和电动力，在有电网的工况下，可以完全通过电动力模块带动旋挖钻机的执行机构和辅件工作，大大降低运营成本。

Description

一种动力系统及旋挖钻机

技术领域

本实用新型属于工程机械技术领域，具体属于一种动力系统及旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，具有成孔速度快，污染少，机动性强，不需要泥浆循环排渣等特点。

常规的旋挖钻机是以柴油发动机为动力,设备在使用中，耗油成本是一项很大的费用，其噪声和排放对环境也有一定影响，为解决该技术问题，专利CN115726883A公开的动力系统包括发电机、发动机、外接电源、动力电池、整流装置和工作电机，发电机、外接电源、动力电池和工作电机与整流装置电连接；外接电源与整流装置电连接时，整流装置能将外接电源的电能传输给工作电机；发动机为发电机提供动力时，整流装置能将发电机发出的电能传输给工作电机；发电机的电能小于工作电机的工作电能时，整流装置将动力电池和发电机的电能传给工作电机；发电机的电能大于工作电机的工作电能时，整流装置将发电机的电能分别传给动力电池和工作电机。

CN115726883A提供的是一种増程式的动力系统，配一个相对纯柴油机动力较小的发动机，该发动机有两个用途，第一是驱动大功率发电机经整流柜给DC540V动力电池充电，延长动力电池充满一次电后的连续作业时间；第二是驱动辅泵，给旋挖钻机的所有的油缸，比如桅杆油缸、变幅油缸、履带伸展油缸等提供动力，旋挖旋挖钻机作业时，由于辅助作业系统是必须工作的，发动机仍必须运行，仍未完全实现电动化作业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有完全独立的油动力模块和电动力模块，操作者可以根据旋挖钻机的工作场景选择油动力模块或者电动力模块进行驱动，能够完全实现电动化作业，具有节能减排和降低运营成本的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种动力系统，所述动力系统应用于旋挖钻机，包括：

执行机构，所述执行机构用于驱动所述旋挖钻机工作；

液压油箱；

第一泵组，所述第一泵组包括第一主泵，所述第一主泵的进口端与所述液压油箱连通且所述第一主泵的出口端与所述执行机构连通；

第二泵组，所述第二泵组包括第二主泵，所述第二主泵的进口端与所述液压油箱连通且所述第二主泵的出口端与所述执行机构连通；

电动力模块，所述电动力模块用于驱动所述第一泵组；

油动力模块，所述油动力模块用于驱动所述第二泵组；

控制模块，所述控制模块分别与所述电动力模块和所述油动力模块双向通讯。

在一种具体的实施方式中，所述动力系统还包括主泵合流阀组，所述第一主泵和所述第二主泵输出的高压油通过所述主泵合流阀组供给所述执行机构。

在一种具体的实施方式中，所述电动力模块包括取电箱、与所述取电箱电连接的整流箱、与所述整流箱电连接的电机控制器、及与所述电机控制器电连接的同步电机，所述电机控制器与所述控制模块双向通讯，且所述电机控制器的控制信号输出端与所述同步电机的信号输入端连接，所述同步电机与所述第一泵组传动连接。

在一种具体的实施方式中，所述油动力模块包括发动机ECU、及与所述发动机ECU连接的发动机，所述发动机ECU与所述控制模块双向通讯，所述发动机与所述第二泵组传动连接。

在一种具体的实施方式中，所述动力系统还包括用于为所述动力系统的控制电路供电的蓄电池，所述油动力模块还包括发电机，所述发动机与所述发电机传动连接，所述整流箱和所述发电机分别与所述蓄电池的充电端连接。

在一种具体的实施方式中，所述蓄电池为24V蓄电池。

在一种具体的实施方式中，所述动力系统还包括具有功能按键的显示屏，所述显示屏和所述功能按键分别与所述控制模块双向通讯连接，所述功能按键用于切换所述动力系统的动力模式，所述动力模式包括电动力模块驱动的电动力模式和油动力模块驱动的油动力模式。

在一种具体的实施方式中，所述第一泵组还包括第一散热泵，所述第二泵组还包括第二散热泵；所述动力系统还包括散热模块，所述散热模块包括散热马达、与所述散热马达传动连接的液压油散热器，所述液压散热器的进油口与所述执行机构的出油口连通，所述液压散热器的出油口与所述液压油箱连通，所述第一散热泵和所述第二散热泵用于驱动所述散热马达。

在一种具体的实施方式中，所述动力系统还包括比例阀组，所述比例阀组包括输入端与所述控制模块连接且输出端与所述第一主泵连接的第一泵比例阀、及输入端与所述控制模块连接且输出端与所述第二主泵连接的第二泵比例阀。

本发明还提供一种旋挖钻机，所述旋挖钻机包括上文所述的动力系统。

本实用新型的有益效果至少包括：

一、本实用新型提供的动力系统包括用于驱动所述旋挖钻机工作的执行机构、液压油箱、第一泵组、第二泵组、电动力模块、油动力模块及控制模块，电动力模块和油动力模块分别与控制模块双向通讯连接，其中，电动力模块驱动第一泵组，第一泵组中的第一主泵输出的高压油供给所述执行机构，油动力模块驱动第二泵组，第二泵组中的第二主泵输出的高压油供给所述执行机构；这样，电动力模块通过第一泵组驱动执行机构，油动力模块通过第二泵组驱动执行机构，且电动力模块和油动力模块完全独立(即相互之间没有连接关系)，因此，该动力系统可以根据应用场景选择电动力模块作为动力或者油动力模块作为动力。

二、本实用新型提供的动力系统取消了价格昂贵的动力电池包，电动力模块带动第一泵组，油动力模块带动第二泵组，且电动力模块和油动力模块共用一套散热模块，通过显示屏上的功能按键在电动力模式和油动力模式之间切换；该动力系统具有两种动力系统，在旋挖钻机施工时，可以连接市电进行供电，在旋挖钻机进行转场或者没有市电连接时，则采用发动机作为动力，该动力系统实现了新能源电动化，可以解决燃油油耗高的问题，具有降低运营成本的优点。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的动力系统的连接结构示意图；

图2为电动力模块驱动的电动力模式下的动力系统的连接关系示意图；

图3为油动力模块驱动的油动力模式下的动力系统的连接关系示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本实用新型提供一种动力系统，所述动力系统应用于旋挖钻机，该动力系统包括完全独立的油动力和电动力，施工时，接通电网，同步电机拖动作业；无电网工况下或当设备需要转场时，启动柴油发动机驱动作业，最大限度的满足节能减排、降低运营成本。

所述动力系统包括用于驱动旋挖钻机的执行工作部件的执行机构10、用于驱动所述旋挖钻机的辅助工作部件的辅助作业模块20、电动力模块30、第一泵组40、油动力模块50、第二泵组60、散热模块70、主泵合流阀组81、控制模块82、显示屏83、液压油箱84、及蓄电池85，所述控制模块82与所述显示屏83双向通讯连接；其中，所述电动力模块30能够通过所述第一泵组40驱动执行机构10和所述辅助作业模块20工作，所述油动力模块50能够通过所述第二泵组60驱动执行机构10和所述辅助作业模块20工作，这样，该动力系统50具有两套完全独立的动力来驱动旋挖钻机工作。

所述执行机构10包括用于驱动旋挖钻机的动力头的动力头马达、用于驱动旋挖钻机回转的回转液压马达、驱动旋挖钻机的卷扬机的卷扬液压马达等。

执行机构10的工作过程，本发明专利未做改进，可以参考现有技术。

所述辅助作业模块20包括桅杆油缸、变幅油缸、覆带伸展油缸等，可以理解为除驱动力头、卷扬机和回转装置之外的其他驱动机构。

辅助作业模块20的工作过程，本发明专利未做改进，可以参考现有技术。

所述电动力模块30包括取电箱31、与所述取电箱31电连接的整流箱32、与所述整流箱32电连接的电机控制器33、及与所述电机控制器33电连接的同步电机34，所述取电箱31用于市电连接，所述电机控制器33与所述控制模块82双向通讯连接，具体通过车辆CAN总线进行通讯。

取电箱31输出的三相电源进入整流箱32，经三相整流后输出直流高压DC540V，直流高压进入电机控制器33，电机控制器33根据控制模块82车辆CAN数据通讯发送指令控制同步电机34的输出速度和输出扭矩，来拖动第一泵组工作，且同步电机的输出速度和输出扭矩均与负载相匹配，此处的负载大小由地层决定，地层越硬，负载越大，地层越软，负载越小。

所述电机控制器33分别与所述取电箱31和所述整流箱32双向通讯连接，该双向通讯属于内部通讯，所述电机控制器33接收取电箱31和所述整流箱32发送的数据并发送给控制模块82，所述控制模块82将接收的数据再发送至显示屏83进行显示，方便操作人员了解取电箱31和整流箱32的工作状态。

所述取电箱31和所述整流箱32发送的数据包括传感器数据及各种报警信号的采集数据。

在本实施例中，所述取电箱31接三相AC380V 50Hz市电工作。

优选地，所述取电箱31包括具有收容空间的取电箱外壳、安装于所述收容空间的隔离开关、断路器、及抗浪涌和防雷击元器件，其中，隔离开关具有电气隔离的作用，方便维修，且带有熔断器，有短路保护功能；断路器具有过载、短路作用，还带有励磁脱扣器，具有急停脱扣保护功能。

优选地，所述整流箱32与所述蓄电池85的充电端连接，所述整流箱32还用于为所述蓄电池85充电。

所述电机控制器33的控制信号输出端与所述同步电机34的信号输入端连接，所述电机控制器33接收所述控制模块发送的控制数据，并基于该控制数据控制所述同步电机34的工作状态，所述控制数据包括电机运转信号、主驱上电指令、电容主动放电指令、电机目标速度、电机功率限制等。

所述同步电机34用于驱动所述第一泵组40。

所述第一泵组40包括第一主泵41、第一副泵42、及第一散热泵43，所述第一主泵41的数量为两个，所述同步电机34与所述第一泵组40传动连接，即所述第一主泵41、第一副泵42、及第一散热泵43均与所述同步电机34传动连接，可以理解为两个第一主泵41、第一副泵42和第一散热泵43均安装于同步电机34的输出轴上。

在本实施例中，所述第一主泵41的进口端与液压油箱84连通，所述第一主泵41的出口端与主泵合流阀组81连通，所述第一主泵41通过所述主泵合流阀组81与所述执行机构连通。

所述第一副泵42与辅助作业模块20连通，用于驱动所述辅助作业模块工作。

所述第一散热泵43用于驱动所述散热模块70。

所述油动力模块50包括发动机ECU 51、与所述发动机ECU 51连接的发动机52、及与所述发动机52传动连接的发电机53，所述发动机ECU 51与所述控制模块82双向通讯，通讯协议为J1939。

所述发动机52用于驱动所述第二泵组60，所述发电机53与所述蓄电池85的充电端连接，用于为所述蓄电池85充电。

所述发电机53为功率为1-3KW的小发电机。

所述第二泵组60包括第二主泵61、第二副泵62、及第二散热泵63，所述第二主泵61的数量为两个，所述发动机52与所述第二泵组60传动连接，即所述第二主泵61、第二副泵62、及第二散热泵63均与所述发动机52传动连接，可以理解为两个第二主泵61、第二副泵62和第二散热泵63均安装于发动机52的输出轴上。

在本实施例中，所述第二主泵61的进口端与液压油箱84连通，所述第二主泵61的出口端与主泵合流阀组81连通，所述第二主泵62通过所述主泵合流阀组81与所述执行机构连通。

所述第二副泵62与辅助作业模块20连通，用于驱动所述辅助作业模块工作。

所述第二散热泵63用于驱动所述散热模块70。

所述散热模块70包括散热马达71、与所述散热马达71传动连接的液压油散热器72、及散热阀组73，所述液压散热器72的进油口与所述执行机构10的出油口连通，所述液压散热器72的出油口与液压油箱74连通，所述第一散热泵43和所述第二散热泵63均通过所述散热阀组73与所述散热马达71连通以驱动所述散热马达71。

在本实施例中，所述辅助作业模块20的出油口也与所述液压散热器72连通。

在本实施例中，第一主泵41和第二主泵61输出的高压油通过主泵合流阀合组81流供给执行机构10，所述第一副泵42和第二副泵62输出的高压油供给辅助作业模块20，所述执行机构10和所述辅助作业模块20排出的液压油经液压散热器72降温后返回至液压油箱84。

所述控制模块82分别与所述发动机ECU51、所述电机控制器33和所述显示屏83双向通讯，具体地，所述控制模块82与发动机ECU采用J1939协议通信，与电机控制器通过车辆CAN通讯。

所述显示屏83用于显示所述控制模块82接收的数据，所述控制模块82接收的数据包括所述电机控制器33发送的数据、所述发动机ECU 51发送的数据及旋挖钻机的工作状态数据。

优选地，所述显示屏83包括功能按键，所述功能按键与所述控制模块82双向通讯，所述功能按键用于切换所述动力系统的动力模式。

具体地，所述动力系统的动力模式包括电动力模块驱动的电动力模式和油动力模块驱动的油动力模式，所述显示屏83还用于显示所述动力系统的当前动力模式，触发所述功能按键，将所述当前动力模式由电动力模式切换为油动力模式或者由油动力模式切换为电动力模式。即显示屏83显示当前动力模式为油动力模式，则触发功能按键，将当前供动力模式切换为电动力模式，显示屏83显示当前动力模式为电动力模式，则触发功能按键，将当前动力模式切换为油动力模式。

可以理解的是，显示当前动力模式的方式可以为文字、符号、字母等，只需要能将两种不同的动力模式进行区分即可。

在本实施例中，油动力模块驱动的油动力模式和电动力模块驱动的电动力模式共用一个点火开关，起动钥匙开关，系统起动对应动力模式下的同步电机和第一泵组/发动机和第二泵组、以及散热模块工作。动力系统对动力模式的选择具有记忆功能，不需要每次上电工作来回去切换动力模式。

所述蓄电池85用于为所述动力系统的控制电路供电，该控制电路可以理解为包控制模块、电磁阀、比例阀等。

在本实施例中，所述蓄电池85为24V蓄电池。

电动力模块30由整流箱的DC-DC模块产生DC26～28V电源给蓄电池充电，油动力模块由发动机驱动发电机发电，产生DC26～28V电源给蓄电池充电。

所述动力系统还包括安装于驾驶室内的制冷空调86，该制冷空调为24V单冷空调，无制热。

所述蓄电池85与所述制冷空调86电连接，即所述制冷空调86通过蓄电池85供电。

所述动力系统还包括安装于驾驶室内的冷暖空调87，所述发动机52与所述冷暖空调87传动连接。

优选地，所述动力系统还包括逻辑控制阀88，所述逻辑控制阀88的信号输入端与所述控制模块82连接，所述逻辑控制阀88的信号输出端与所述执行机构10连接。

所述逻辑控制阀88用于控制所述执行机构10中的各个驱动装置的开、关、参数调节等。

优选地，所述动力系统还包括比例阀组，所述比例阀组包括输入端与所述控制模块82连接且输出端与所述第一主泵41连接的第一泵比例阀91、及输入端与所述控制模块82连接且输出端与所述第二主泵61连接的第二泵比例阀92。

所述第一泵比例阀91接收所述控制模块82发送的第一控制信号并根据所述第一控制信号调节所述第一主泵41的排量以保证所述同步电机34在正常工作特性区域运行，所述第二泵比例阀92接收所述控制模块92发送的第二控制信号并根据所述第二控制信号调节所述第二主泵62的排量以保证所述发动机52在正常工作特性区域运行。

由于负载在变化，所述控制模块82接收负载数据后通过第一泵比例阀91来调节第一主泵41的排量以使所述执行机构10的功率与同步电机的功率相匹配，使第一主泵吸收的功率不大于同步电机的输出功率，避免同步电机故障；或者，所述控制模块82接收负载数据后通过第二泵比例阀92来调节第二主泵61的排量以使所述执行机构10的功率与发动机的功率相匹配，使第二主泵吸收的功率不大于发动机的输出功率，避免发动机故障。

本实用新型的动力系统提供两个完全独立的电动力和油动力，请重点参阅图2，电动力模块驱动的电动力模式下，动力系统各组成的连接关系如下：

取电箱31、整流箱32、电机控制器33、同步电机34依次电连接，同步电机34驱动第一泵组40中的第一主泵41、第一副泵42、第一散热泵43同时工作，所述第一主泵41驱动执行机构10工作，所述第一副泵42驱动辅助作业模块20工作，所述第一散热泵43驱动散热模块70工作；同时，所述电机控制器33与控制模块82双向通讯，电机控制器33的控制信号输出端与同步电机34的信号输入端连接；这样，通过电动力模块30可以完全驱动旋挖钻机的所有部件工作，完全实现电动力化操作，可以降低燃油成本。

请参点重阅图3，油动力模块驱动的油动力模式下，动力系统各组成的连接关系如下：

发动机ECU51控制发动机52工作，发动机52驱动第二泵组60中的第二主泵61、第二副泵62、第二散热泵63同时工作，所述第二主泵61驱动执行机构10工作，所述第二副泵62驱动辅助作业模块20工作，所述第二散热泵63驱动散热模块71工作；同时，所述发动机ECU51与控制模块82双向通讯；这样，在无电网或转场情况下，通过油动力模块可以完全驱动旋挖钻机的所有部件工作，解决无电情况下的难题。

本实用新型提供的动力系统取消了价格昂贵的动力电池包，电动力模块带动第一泵组，油动力模块带动第二泵组，且电动力模块和油动力模块共用一套散热模块，通过显示屏上的功能按键在电动力模式和油动力模式之间切换，同时显示屏显示当前的动力模式；该动力系统具有两种动力系统，在旋挖钻机施工时，可以连接市电进行供电，在旋挖钻机进行转场或者没有市电连接时，则采用发动机作为动力，该动力系统实现了新能源电动化，可以解决燃油油耗高的问题，具有降低运营成本的优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种动力系统，所述动力系统应用于旋挖钻机，其特征在于，包括：

执行机构，所述执行机构用于驱动所述旋挖钻机工作；

液压油箱；

第一泵组，所述第一泵组包括第一主泵，所述第一主泵的进口端与所述液压油箱连通且所述第一主泵的出口端与所述执行机构连通；

第二泵组，所述第二泵组包括第二主泵，所述第二主泵的进口端与所述液压油箱连通且所述第二主泵的出口端与所述执行机构连通；

电动力模块，所述电动力模块用于驱动所述第一泵组；

油动力模块，所述油动力模块用于驱动所述第二泵组；

控制模块，所述控制模块分别与所述电动力模块和所述油动力模块双向通讯；

所述动力系统还包括具有功能按键的显示屏，所述显示屏和所述功能按键分别与所述控制模块双向通讯连接，所述功能按键用于切换所述动力系统的动力模式，所述动力模式包括电动力模块驱动的电动力模式和油动力模块驱动的油动力模式。

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括主泵合流阀组，所述第一主泵和所述第二主泵输出的高压油通过所述主泵合流阀组供给所述执行机构。

3.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述电动力模块包括取电箱、与所述取电箱电连接的整流箱、与所述整流箱电连接的电机控制器、及与所述电机控制器电连接的同步电机，所述电机控制器与所述控制模块双向通讯，且所述电机控制器的控制信号输出端与所述同步电机的信号输入端连接，所述同步电机与所述第一泵组传动连接。

4.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于，所述油动力模块包括发动机ECU、及与所述发动机ECU连接的发动机，所述发动机ECU与所述控制模块双向通讯，所述发动机与所述第二泵组传动连接。

5.根据权利要求4所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括用于为所述动力系统的控制电路供电的蓄电池，所述油动力模块还包括发电机，所述发动机与所述发电机传动连接，所述整流箱和所述发电机分别与所述蓄电池的充电端连接。

6.根据权利要求5所述的动力系统，其特征在于，所述蓄电池为24V蓄电池。

7.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述第一泵组还包括第一散热泵，所述第二泵组还包括第二散热泵；所述动力系统还包括散热模块，所述散热模块包括散热马达、与所述散热马达传动连接的液压油散热器，所述液压油散热器的进油口与所述执行机构的出油口连通，所述液压油散热器的出油口与所述液压油箱连通，所述第一散热泵和所述第二散热泵用于驱动所述散热马达。

8.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括比例阀组，所述比例阀组包括输入端与所述控制模块连接且输出端与所述第一主泵连接的第一泵比例阀、及输入端与所述控制模块连接且输出端与所述第二主泵连接的第二泵比例阀。

9.一种旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机包括权利要求1至8任一项所述的动力系统。