專利名稱：一種混合動力旋挖鉆機的制作方法
技術領域：
本發明涉及 一種旋挖鉆機，特別涉及一種混合動力旋挖鉆機。
背景技術：
隨著工業發展及能源開采愈見緊張的全球整體環境下，燃油等各種能源的短缺問題日益嚴重，工程機械的節能研究正在成為研究熱點，而目前針對混合動力旋挖鉆機的研究還處于空白，一般的旋挖鉆機仍為純燃油驅動模式，不能達到較好的節能效果。由于旋挖鉆機所特有的一套液壓系統和工作裝置，為達到能源利用率的最大化，對于旋挖鉆機的節能研究勢在必行。

發明內容
為了解決現有旋挖鉆機驅動模式單一，不夠節能的技術問題，本發明提出了一種分別采用獨立的發電電動機單獨驅動主卷揚機構和回轉液壓系統，能有效回收鉆桿下降和上車回轉能量，從而實現有效節能的混合動力旋挖鉆機。為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是一種混合動力旋挖鉆機，包括發動機、發電電動機、液壓泵、液壓馬達組、用于交直流逆變并保持電壓穩定的電機總控制器、儲能單元和整車控制器，所述的發動機、發電電動機和液壓泵同軸相聯，所述的電機總控制器分別電連接至發電電動機和儲能單元，所述的整車控制器分別通信連接至發動機、電機總控制器、儲能單元和液壓泵，其特征在于，還包括具有發電功能的負載電機組及執行機構， 所述的負載電機組與電機總控制器電連接，所述的執行機構通信連接至整車控制器，負載電機組連接并驅動執行機構。上述的一種混合動力旋挖鉆機，所述的負載電機組包括第一負載電動機和第二負載電動機，所述的第一負載電動機和第二負載電動機分別與電機總控制器電連接。上述的一種混合動力旋挖鉆機，所述的液壓馬達組包括用于切換油路的第一換向控制裝置、同步伸縮變幅油缸、左行走馬達、右行走馬達、動力頭雙馬達和副卷揚馬達，所述的同步伸縮變幅油缸、左行走馬達、右行走馬達、動力頭雙馬達和副卷揚馬達分別連接至第一換向控制裝置，所述的第一換向控制裝置連接至液壓泵。上述的一種混合動力旋挖鉆機，所述的執行機構包括卷揚機構，所述的卷揚機構包括主卷揚筒、減速機和離合器，所述的主卷揚筒依次通過減速機、離合器與第一負載電動機相連。上述的一種混合動力旋挖鉆機，所述的執行機構包括執行油缸組，所述的執行油缸組包括泵/馬達、用于切換油路的第二換向控制裝置、上車回轉馬達、加壓油缸、履帶伸縮油缸、桅桿油缸、鉆桅支腿油缸，所述的上車回轉馬達、加壓油缸、履帶伸縮油缸、桅桿油缸和鉆桅支腿油缸分別連接至第二換向控制裝置，所述的第二換向控制裝置連接至泵/馬達，所述的泵/馬達連接至第二負載電機。本發明的技術效果在于，液壓馬達組包括變幅機構行走機構和動力頭旋轉機構，由發動機與發電電動機共同驅動；卷揚機構由發電電動機單獨驅動；上車回轉馬達由負載電動機帶動液壓油泵驅動。負載電動機可以發揮發電機和電動機雙重作用，可以單獨或與發動機共同驅動工作裝置，從而減輕發動機負荷。儲能元件儲存發電電動機產生的電能，并作為能量源驅動電動機。電機總控制器進行交直流逆變并保持電壓穩定。整機總控制器控制整機各動力源之間的能量分配，使整機處于最低能耗狀態。由負載電動機單獨驅動的泵 /馬達能作為馬達工作，實現對回轉制動能量的回收。在本發明中，部分工作裝置由不與發動機直接相聯的負載電動機驅動，其所消耗的能量主要為回收能量，從而減輕發動機負荷，使發動機可以選擇較小功率型號。此外，在本發明中，主卷揚筒經過減速機、離合器與發電電動機相聯。通過減速機的減速增扭作用，獲得較大的提升力矩。而在動力頭作業過程中，通過離合器的脫離，使動力頭在浮動狀態下工作。在鉆桿和鉆頭下放過程中，利用發電電動機的發電作用回收下放勢能，并通過減速機構放大發電扭矩，從而牽制鉆桿和鉆頭下降速度使其平穩下放。此外，在本發明中，上車回轉馬達經換向控制裝置、液壓泵與負載電動機相聯。當回轉制動發生時，利用上車回轉的慣性力帶動馬達旋轉使其起到泵的作用，反過來帶動泵轉動，從而帶動發電機發電。下面結合附圖對本發明作進一步說明。


附圖1是本發明的結構原理示意圖；其中1為發動機，2為發電電動機，3為液壓泵，4為電機總控制器，5為儲能單元， 6為整車控制器，7為第一負載電動機，8為第二負載電動機，9為第一換向控制裝置，10為同步伸縮變幅油缸，11為左行走馬達，12為右行走馬達，13為動力頭雙馬達，14為副卷揚馬達，15為主卷揚筒，16為減速機，17為離合器，18為泵/馬達，19為第二換向控制裝置，20 為上車回轉馬達，21為加壓油缸，22為履帶伸縮油缸，23為桅桿油缸，24為鉆桅支腿油缸。
具體實施例方式發動機1與發電電動機2、液壓泵3同軸相聯，經過用于切換油路的第一換向控制裝置9來分別與用于調整旋挖鉆臂的位置的同步伸縮變幅油缸10、左行走馬達11、右行走馬達12、動力頭雙馬達13、副卷揚馬達14相聯。整車控制器分別通信連接至發動機1、電機總控制器4、儲能單元5、液壓泵3和執行機構，以控制整車運轉。當整車控制器6通過電機總控制器4對發電電動機2不供電時，發電電動機2就相當于聯軸器，直接將發動機1的扭矩傳遞給泵，當處于某些特定工況，如負載較大時，電機總控制器4控制儲能單元5對發電電動機2電機供電，從而使發動機1與發電電動機2共同驅動液壓泵3為系統回路提供動力。儲能單元5通過電機總控制器4分別與發電電動機2、第一負載電動機7、第二負載電動機8相聯，為各電機的運轉提供動力并儲存各發電機產生的電能，與發動機1相聯的發電電動機2在設備運行初始階段主要作為發電機作用，使儲能元件有足夠能量驅動電動機運轉。第一負載電動機7通過離合器17、減速機16與主卷揚筒15相聯，實現主卷揚筒
415的提升與下放，并回收下放勢能。 第二負載電動機8通過泵/馬達18、第二換向控制裝置19，分別與上車回轉馬達 20、加壓油缸21、履帶伸縮油缸22、桅桿油缸23、鉆桅支腿油缸24相聯，帶動回轉馬 達轉動和各油缸伸縮。在回轉制動過程中，電機總控制器4向第二負載電動機8發出制動指令使其產生制動力矩，第二換向控制裝置19進行油路切換使上車回轉馬達20出油口與泵/馬達18的上端口相通，利用上車回轉的慣性力帶動上車回轉馬達20旋轉使其出油口產生高壓，反過來帶動泵/馬達18轉動，從而帶動第二負載電動機8發電。
權利要求
1.一種混合動力旋挖鉆機，包括發動機(1)、發電電動機O)、液壓泵(3)、液壓馬達組、 用于交直流逆變并保持電壓穩定的電機總控制器G)、儲能單元(5)和整車控制器(6)，所述的發動機(1)、發電電動機( 和液壓泵(3)同軸相聯，所述的電機總控制器(4)分別電連接至發電電動機( 和儲能單元(5)，所述的整車控制器(6)分別通信連接至發動機 (1)、電機總控制器G)、儲能單元( 和液壓泵(3)，其特征在于，還包括具有發電功能的負載電機組及執行機構，所述的負載電機組與電機總控制器電連接，所述的執行機構通信連接至整車控制器(6)，負載電機組連接并驅動執行機構。
2.根據權利要求1所述的一種混合動力旋挖鉆機，其特征在于，所述的負載電機組包括第一負載電動機(7)和第二負載電動機(8)，所述的第一負載電動機(7)和第二負載電動機(8)分別與電機總控制器電連接。
3.根據權利要求1所述的一種混合動力旋挖鉆機，其特征在于，所述的液壓馬達組包括用于切換油路的第一換向控制裝置(9)、同步伸縮變幅油缸(10)、左行走馬達(11)、右行走馬達(12)、動力頭雙馬達(13)和副卷揚馬達(14)，所述的同步伸縮變幅油缸(10)、左行走馬達(11)、右行走馬達(12)、動力頭雙馬達(1 和副卷揚馬達(14)分別連接至第一換向控制裝置(9)，所述的第一換向控制裝置(9)連接至液壓泵(3)。
4.根據權利要求2所述的一種混合動力旋挖鉆機，其特征在于，所述的執行機構包括卷揚機構，所述的卷揚機構包括主卷揚筒(15)、減速機(16)和離合器(17)，所述的主卷揚筒(1 依次通過減速機(16)、離合器(17)與第一負載電動機(7)相連。
5.根據權利要求2所述的一種混合動力旋挖鉆機，其特征在于，所述的執行機構包括執行油缸組，所述的執行油缸組包括泵/馬達(18)、用于切換油路的第二換向控制裝置 (19)、上車回轉馬達(20)、加壓油缸(21)、履帶伸縮油缸(22)、桅桿油缸(23)、鉆桅支腿油缸(M)，所述的上車回轉馬達(20)、加壓油缸(21)、履帶伸縮油缸(22)、桅桿油缸03)和鉆桅支腿油缸04)分別連接至第二換向控制裝置(19)，所述的第二換向控制裝置(19)連接至泵/馬達(18)，所述的泵/馬達(18)連接至第二負載電動機(8)。
全文摘要
本發明公開了一種混合動力旋挖鉆機，其中液壓系統電機單獨驅動和電機與發動機共同驅動兩個并行部分組成。利用發電電動機回收鉆頭與鉆桿下降勢能、上車回轉動能向超級電容充電，并借助超級電容電力驅動發電電動機輔助發動機和/或單獨驅動液壓泵，從而減輕發動機負荷。
文檔編號E21B7/02GK102155160SQ201110031889
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月29日 優先權日2011年1月29日
發明者何清華, 廖力達, 張云龍, 張大慶, 方小瑜, 朱建新, 李賽白 申請人:湖南山河智能機械股份有限公司