专利名称：新型节能环保轮胎式起重机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及轮胎式起重机，特别涉及一种利用多组蓄电池组成的储能 器和三相交流电源作为动力装置以及采用超级电容进行势能回收与利用的新型 节能环保轮胎式起重机。 技术背景
轮胎式起重机是一种广泛运用于港口、工厂、矿山和堆场上的流动式起重 机。由于其可以长距离行驶、灵活转场、机动性好，因而得到广泛应用。轮胎 式起重机的动力装置是柴油——交(直)流发电机组，通过全数字直流调速器 给各工作机构直流电动机分配电能，分别驱动起升、变幅、回转和行走等工作 机构。其作业特点是周期性的间歇作业，频繁地将货物起升和下降、起动和制 动。而且一旦开始作业，就要求连续不断地进行，并达到理想的装卸、搬运效 率。在短短几秒内完成起动和制动，需要很大的功率。在如此巨大的负荷变化 下，要求短时起、制动，给轮胎式起重机带来如下不利之处
1. 柴油——交(直)流发电机组作为动力源的轮胎式起重机装机容量很大。 轮胎式起重机短时大功率的运行要求，动力装置要求必须配置大功率的发电机， 从而加大了轮胎式起重机的装机容量，在起动时，柴油机必须加大油门供油， 由此导致柴油机噪声增大，柴油燃烧不完全，排放黑烟造成环境污染，同时增 加油耗，加大了运营成本。
2. 柴油——交(直)流发电机组在工作过程中，产生剧烈的振动和强烈的 噪声。振动和噪声不仅影响司机工作的舒适感，而且会对整机的零部件产生破 坏作用。柴油——交流发电机组的主要噪声源是柴油机的排气噪声、进气噪声、 冷却风扇噪声、燃烧噪声和机械噪声，针对以上噪声采取隔声、消声和减振措 施，其效果均不明显。
3. 轮胎式起重机在工作时能量得不到有效的利用。轮胎式起重机在起升机 构下降和变幅机构由小幅度向大幅度运动过程和各工作机构制动过程中产生大 量的能量，由于没有配置能量回馈系统和快速储存单元，这些能量被电阻发热 而白白的浪费掉，不仅造成能源浪费，而且还增加了整机的"热污染"。
4. 轮胎式起重机在运行和作业时不够平稳，对整机的冲击较大。轮胎式起 重机频繁的起动和制动，对柴油——交(直)流发电机组的冲击很大，不仅产 生严重的冒黑烟现象，而且对轮胎式起重机的控制系统也有较大的冲击，容易 造成电气元件的损坏。5.柴油一一交(直)流发电机组敌障率高，维修保养费用昂贵。 发明内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够快速大电流充电和 放电，消除废气、废油污染，轻便简单、清洁干净、易于维护，而且使用寿命长 久的新型节能环保的轮胎式起重机。
本实用新型的技术方案如下
包括动力装置、起升机构、变幅机构、回转机构和行走机构。 动力装置由动力源、稳压电容、柔性调速器、逆变器、工作电机、能耗电
阻、能量回馈与利用装置、双向DC/DC变换器和储能器构成。动力源可以是蓄
电池组，也可以是三相交流电源。三相交流电源经整流装置连接到直流母线， 如果是蓄电池则无需整流装置，增设转换开关，使蓄电池的电流不经过整流装 置接进入直流母线。直流母线再连接柔性调速器，柔性调速器通过逆变器与工
作电机连接；在直流母线上连接稳压电容以及能耗制动单元，分别起到缓冲充 放电电流和安全保护的作用。稳压电容的两端分别连接直流母线的正负级；储 能器连接双向DC/DC变换器，并经能量回馈与利用柔性控制器并联到直流母线 稳压电容处。
储能器可以选用超级电容单独作为储能器，也可以结合超级电容快速充放 电、大功率特性和蓄电池大比能量的特点，由超级电容并联蓄电池构成。
动力装置的动力源为三相交流电源时，交流电AC通过整流装置转化为直流 电DC，直流电DC通过柔性调速器和逆变器转化为频率和电压可供控制的交流 电AC，交流电AC驱动起升机构、变幅机构和回转机构工作电机工作，将储能 器连接双向DC/DC变换器并联在直流母线上，监测直流母线电压变化，利用储 能器中的超级电容快速充放电的特性，在电压上升时充电，在电压下降时放电， 储能器利用超级电容的特性起到储存系统反馈能量的作用，达到节能的目的。 当工作电机幵始工作时，直流母线电压出现下降趋势，超级电容开始放电，以 维持直流母线电压，储能器端电压下降，直流母线电压跟着下降，超级电容供 电电流的大小自动根据负荷电流大小决定。 一旦直流母线电压过高则启动能耗 制动单元，保证系统安全性。超级电容储存的能量越多，则放电电量越多，机 组的能量消耗就越少，超级电容在起重机工作过程中不断的充电和放电，而超 级电容的充放电过程是物理变化，所以整个过程是无污染，零排放的。
动力装置的动力源为蓄电池时，由于提供的是直流电，所以动力装置中设 有转换开关，连接到直流母线，使蓄电池的电流不经过整流装置接进入直流母 线，当行走机构为交流电机时，蓄电池提供的直流电通过柔性调速器和逆变器转化为频率和电压可供控制的交流电AC，交流电AC供行走机构工作电机使用， 储能器并联在直流母线上，起到与上述相同的作用。
在起升机构中，电动机通过万向联轴节、齿轮减速器、联轴器驱动巻筒轴， 经过全浮内涨离合器驱动巻筒巻绕钢丝绳，实现吊载的动力提升与动力下降。 在变幅机构中，电动机通过弹性柱销联轴器、减速器、齿轮联轴器驱动巻筒巻 绕钢丝绳，经过变幅滑轮组实现起重机臂架的变幅运动。在回转机构中，电动 机通过联轴器、减速器带动小齿轮绕回转支承大齿圈转动，实现起重机的正反 转。在行驶机构中，电动机通过联轴器、变速器、万向联轴节驱动后桥主减速 器，经过差速器和后桥半轴驱动轮边减速器带动车轮滚动；由方向盘控制全液 压转向器分配压力油推动转向油缸活塞，驱动转向梯形机构完成转向动作。
起升机构在起升时消耗电能，下降时其势能转换成电能反馈到超级电容进 行储存，变幅机构在俯仰过程中也有较大势能回馈并储存到超级电容，起升、 变幅、回转和行走机构在制动时反馈电能到超级电容。 本实用新型具有如下优点
1. 由于使用储能器、多组蓄电池或三相交流电源作为动力源，消除了机组 产生的废气、废油污染，彻底消除了柴油机在加速时冒黑烟的现象，无噪音， 司机工作的舒适感增强。不仅轻便简单、清洁干净、易于维护，而且使用寿命 长久，节能环保。
2. 超级电容的储能作用，使起升、变幅、回转和行走机构在工作过程中的 惯性制动能量得以回馈并储存到超级电容，避免大量能量由能耗电阻发热浪费， 消除了 "热污染"。同时减小了各工作机构特别是起升机构频繁加减速对起重机 电力系统造成的冲击，改善了传统轮胎式起重机运行不平稳的状况。减少了整 机的装机容量，有利于轮胎式起重机向大型化和轻巧型发展。
图1是本实用新型的结构示意图2是本实用新型A-A剖视示意图； 图3是本实用新型B-B剖视示意图； 图4是本实用新型动力装置结构框图
图中l.机器房，2.人字架，3.臂架，4.液压支腿，5.动力装置，6.液压系统， 7.电气系统，8.转台机构，9.起升机构，IO.变幅机构，ll.回转机构，12.气路系 统，13.驱动桥，14.行走机构，15.转向桥，16.动力源，17.整流装置，18.稳压电 容，19.逆变器，20.柔性调速器，21.工作电机，22.能耗电阻，23.能量回馈与利 用柔性控制器，24.双向DC/DC变换器，25储能器。
具体实施方式
实施方式一
如图1所示，包括动力装置、起升机构9、变幅机构IO、回转机构ll和行
走机构14。动力装置由动力源16、稳压电容18、柔性调速器19、逆变器20、 工作电机21、能耗电阻22、能量回馈与利用装置23、双向DC/DC变换器24、 转换开关和储能器25构成。动力源16是蓄电池组，设有转换开关，连接到直 流母线，使蓄电池组的电流直接进入直流母线。直流母线再连接柔性调速器19， 柔性调速器19通过逆变器20与工作电机21连接；在直流母线上连接稳压电容 18以及能耗制动单元22。稳压电容18的两端分别连接直流母线的正负级；储 能器25连接双向DC/DC变换器24，并经能量回馈与利用柔性控制器23并联到 直流母线稳压电容18处。 实施方式二
包括动力装置、起升机构9、变幅机构10、回转机构11和行走机构14。动 力装置由动力源16、整流装置17、稳压电容18、柔性调速器19、逆变器20、 工作电机21、能耗电阻22、能量回馈与利用装置23、双向DC/DC变换器24 和储能器25构成。动力源16为三相交流电源，其经整流装置17连接到直流母 线。直流母线再连接柔性调速器19，柔性调速器19通过逆变器20将来自直流 母线的直流电转换成频率可控的交流电，最终提供给工作电机21;在直流母线 上连接有起稳压作用的电容18以及能耗制动单元22。稳压电容18的两端分别 连接直流母线的正负级；储能器25连接双向DC/DC变换器24， 二者通过能量 回馈与利用柔性控制器23并联到直流母线稳压电容18处。
权利要求1、一种新型节能环保轮胎式起重机，包括动力装置、起升机构、变幅机构、回转机构和行走机构；其特征在于动力装置由动力源(16)、稳压电容(18)、柔性调速器(19)、逆变器(20)、工作电机(21)、能耗电阻(22)、能量回馈与利用装置(23)、双向DC/DC变换器(24)和储能器(25)组成；直流母线连接柔性调速器(19)，柔性调速器(19)通过逆变器(20)与工作电机(21)连接；在直流母线上连接稳压电容(18)以及能耗制动单元(22)；稳压电容(18)的两端分别连接直流母线的正负级；储能器(25)连接双向DC/DC变换器(24)，并经能量回馈与利用柔性控制器(23)并联到直流母线稳压电容(18)处。
2、 根据权利要求1所述的新型节能环保轮胎式起重机，其特征在于所述 的动力源(16)为蓄电池组，设有转换开关，连接到直流母线。
3、 根据权利要求1所述的新型节能环保轮胎式起重机，其特征在于所述 的动力源(16)为三相交流电源，其经整流装置(17)连接到直流母线。
4、 根据权利要求1或2或3所述的新型节能环保轮胎式起重机，其特征在 于所述的储能器(25)为超级电容。
5、 根据权利要求1或2或3所述的新型节能环保轮胎式起重机，其特征在 于所述的储能器(25)由超级电容并联蓄电池构成。
专利摘要一种新型节能环保轮胎式起重机，其动力装置由动力源、稳压电容、柔性调速器、逆变器、工作电机、能耗电阻、能量回馈与利用装置、双向DC/DC变换器和储能器组成。直流母线连接柔性调速器，柔性调速器通过逆变器与工作电机连接；在直流母线上连接稳压电容以及能耗制动单元。稳压电容的两端分别连接直流母线的正负级；储能器连接双向DC/DC变换器，并经能量回馈与利用柔性控制器并联到直流母线稳压电容。动力源可以是蓄电池组，也可以是三相交流电源。储能器可以单独选用超级电容，也可以由超级电容并联蓄电池构成。具有能够快速大电流充电和放电，消除废气、废油污染，易于维护，使用寿命长久，节能环保等优点，适用于港口码头和各种建筑工程。
文档编号B60L11/18GK201390609SQ20082023056
公开日2010年1月27日 申请日期2008年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者余红飞, 刘苗苗, 周思亮, 周新民, 晖 孙, 张明江, 光 曾, 勋 李, 李志俊, 明 杜, 王旺生, 董明望, 赵彦虎, 强 郭, 俊 钟, 陈永安, 黄力军 申请人:武汉理工大学;武汉德利佳机电有限公司;天津港(集团)有限公司技术中心