一种起重机增程式动力系统及其驱动方法与起重机与流程

1.本发明涉及工程机械驱动技术领域，具体而言，涉及一种起重机增程式动力系统及其驱动方法与起重机。


背景技术：

2.目前，大吨位汽车起重机较多采用双发配置，即在底盘上设置底盘发动机，在台面上设置上车发动机。底盘发动机作为起重机行走的动力装置，功率比上车发动机大；上车发动机作为起重设备的动力装置，驱动液压系统以带动吊臂等执行机构完成吊装作业。
3.现有的底盘发动机与上车发动机多为内燃机，内燃机作为工程机械动力源的运用已非常成熟。但是，内燃机尾气排放和工作噪声对环境造成严重影响。随着国家环保法规的日趋完善，对工程机械排放要求越来越高，对非道路移动机械的排放污染物检查也越严格。汽车起重机在市政建设作业时产生的噪音与尾气等污染已难以满足目前对环境的需求。同时上车发动机及其附件系统布置在操纵室周边，吊装作业时噪音大，长时间工作会引起操作员身体不适。
4.目前行业内汽车起重机制造商为了规避上车发动机排放升级所带来的制造和使用成本上升以及空间布置的问题，多采用机械或者液压式单发动力方案为上车提供动力。而仅以电力为动力源的起重机不可长距离行走转场，需要配置专门的运输车，电池续航能力弱、占用空间大，难以布置，导致纯电动起重机场地适应能力不足。


技术实现要素：

5.本发明解决的问题是，现有的起重机采用内燃机同时对起重机行走和起重作业进行驱动，污染及噪声较大；仅以电力为动力源的起重机不可长距离行走转场，需要配置专门的运输车，电池续航能力弱、占用空间大，难以布置，导致纯电动起重机场地适应能力不足。
6.为解决上述问题，本发明提供一种起重机增程式动力系统，包括底盘发动机、发电机、电动机与导电环；
7.所述底盘发动机的动力输出端连接所述发电机的输入端；
8.所述发电机的输出端连接所述导电环的输入端；
9.所述导电环的输入端还适于连接外部电源，所述导电环的输出端连接所述电动机；
10.所述发动机驱动所述发电机发电并通过所述导电环为所述电动机输入电能，和/或所述导电环通过连接所述外部电源为所述发动机输入电能；
11.所述电动机适于将电能转化为动能以驱动所述起重机的执行系统。
12.本发明所述的起重机增程式动力系统，使起重机成为混合动力汽车起重机，由于动力系统具有两种工作方式，一种为底盘发动机提供增程式电动力，另一种为外接电网电源驱动，起重机在工作时可选择性的使用发动机或外接电源提供动力。在需要大范围移动或野外施工等无法外接电源时，采用底盘发动机作为动力源，由底盘发动机输出动力并带
动发电机发电，再供给电动机以驱动执行系统执行起重等作业。在市区范围内施工或在港口码头等可稳定的外接电源时，可通过切换动力源，采用外网电源作为动力源为电动机供电，电动机驱动执行系统执行起重等作业。本发明有机地整合了发动机与电动机动力源的优势，底盘发动机既可驱动起重机行走，同时能够为发电机提供动能，使起重机既能够长距离行走转场，又能够实现低噪音、低排放施工，从而提高了能源利用率，降低了废气排放，具有显著的节能减排效果，可适应各种场合，特别是市政建设。同时，将现有起重机中上车发动机更换为电动机，底盘发动机保留而同时作为起重机行走与吊装等作业的供能装置，带来上述有益效果的同时结构并未进行较大变动，也未因功能的更新而造成起重机结构复杂程度的增加，在起重机领域具有巨大的优势。
13.进一步地，所述动力系统还包括变速机构与传动轴，所述底盘发动机的动力输出端通过所述传动轴与所述发电机的输入端连接，所述变速机构设置在所述底盘发动机与所述传动轴之间。
14.进一步地，所述传动轴包括第一传动轴与第二传动轴，所述变速机构、所述第一传动轴、所述第二传动轴与所述发电机依次连接。
15.进一步地，所述动力系统还包括第一分动机构，所述第一分动机构设置在所述第一传动轴与所述第二传动轴之间。
16.进一步地，所述动力系统还包括控制器，所述控制器分别与所述底盘发动机、所述发电机、所述电动机、所述导电环、所述变速机构与所述第一分动机构电连接。
17.进一步地，所述动力系统还包括电池，所述电池与所述发电机电连接，所述电池与所述控制器电连接。
18.进一步地，所述动力系统还包括液压泵组与第三传动轴，所述电动机的输出端通过所述第三传动轴与所述液压泵组连接。
19.进一步地，所述动力系统还包括第二分动机构，所述第二分动机构设置在所述第三传动轴与所述液压泵组之间。
20.本发明的另一目的在于提供一种起重机增程式动力系统的驱动方法，包括两种驱动方式：
21.驱动方式一、开启底盘发动机，所述底盘发动机驱动所述发电机，所述发电机将动能转化为电能并通过导电环传输至电动机，所述电动机将电能转化为动能并驱动执行系统；
22.驱动方式二、关闭所述底盘发动机，连接所述导电环与外部电源，外部电源为所述电动机供电，所述电动机将电能转化为动能并驱动执行系统。
23.本发明的另一目的在于提供一种起重机，包括上述任一项所述的起重机增程式动力系统。
24.本发明所述的起重机增程式动力系统的驱动方法与起重机相对于现有技术的有益效果，与所述起重机增程式动力系统相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
25.图1为本发明实施例的起重机增程式动力系统的结构示意图；
26.图2为本发明实施例的起重机增程式动力系统的连接示意图。
27.附图标记说明：
[0028]1‑
底盘发动机；2
‑
发电机；3
‑
电动机；4
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导电环；5
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变速机构；6
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传动轴；61
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第一传动轴；62
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第二传动轴；7
‑
第一分动机构；8
‑
液压泵组；9
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第三传动轴；10
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第二分动机构；11
‑
控制器；12
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电池；13
‑
执行系统。
具体实施方式
[0029]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0030]
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
[0031]
另外，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0032]
在本申请实施例的描述中，术语“一些具体实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0033]
本发明实施例提供一种起重机增程式动力系统，用于对起动机行走与起重机吊装等作业提供动力，结合图1与图2所示，包括底盘发动机1、发电机2、电动机3与导电环4；所述底盘发动机1的动力输出端连接所述发电机2的输入端；所述发电机2的输出端连接所述导电环4的输入端；所述导电环4的输入端还适于连接外部电源，所述导电环4的输出端连接所述电动机3；所述发动机1驱动所述发电机2发电并通过所述导电环4为所述电动机3输入电能，和/或所述导电环4通过连接所述外部电源为所述电动机3输入电能；所述电动机3将电能转化为动能并适于驱动所述起重机的执行系统13。
[0034]
具体地，所述起重机为轮式行走起重机，包括起重机本体与动力系统，所述起重机本体包括底盘以及设置在底盘上地起重装置。所述动力系统为增程式动力系统，包括起重机原有设置的底盘发动机1，将上车发动机替换成电动机3，使得动力系统可通过两种工作方式：
[0035]
工作方式一、外接电源为所述电动机3供电，所述电动机3驱动起重机的执行系统进行起重作业；
[0036]
工作方式二、底盘发动机1驱动发电机2将动能转化为电能，为所述电动机3供电，所述电动机3驱动起重机的执行系统13进行起重作业。
[0037]
本实施例所述的起重机增程式动力系统，使起重机成为混合动力起重机。由于动力系统具有两种工作方式，一种为底盘发动机提供增程式电动力，另一种为外接电网电源驱动，起重机在工作时可选择性的使用发动机或外接电源提供动力。在需要大范围移动或野外施工等无法外接电源时，采用底盘发动机作为动力源，由底盘发动机输出动力并带动发电机发电，再供给电动机以驱动执行系统执行起重等作业。在市区范围内施工或在港口
码头等可稳定的外接电源时，可通过切换动力源，采用外网电源作为动力源为电动机供电，电动机驱动执行系统执行起重等作业。本发明有机的整合了发动机与电动机动力源的优势，底盘发动机既可驱动起重机行走，同时能够为发电机提供动能，使起重机既能够长距离行走转场，又能够实现低噪音、低排放施工，从而提高了能源利用率，降低了废气排放，具有显著的节能减排效果，可适应各种场合，特别是市政建设。
[0038]
本实施例所述的起重机增程式动力系统结构简单，占用空间小，可在现有单发车型上施行，实现上车电动化；底盘发动机两用，可用于行驶也可以用于提供上车动力；上车作业噪声低、排放水平低；可以解决行驶里程问题，可以自行充电。
[0039]
具体地，本实施例所述的导电环属于电接触滑动连接部件，是一种能够实现两种相对旋转机构的图像、数据信号和功率传输的精密传输装置，又称为导电滑环。
[0040]
具体地，所述动力系统还包括变速机构5与传动轴6，所述底盘发动机1的动力输出端通过所述传动轴6与所述发电机2的输入端连接，所述变速机构5设置在所述底盘发动机1与所述传动轴6之间。所述传动轴6包括第一传动轴61与第二传动轴62，所述变速机构5、所述第一传动轴61、所述第二传动轴62与所述发电机2依次连接。所述动力系统还包括第一分动机构7，所述第一分动机构7设置在所述第一传动轴61与所述第二传动轴62之间。
[0041]
所述底盘发动机1、所述变速机构5、所述第一传动轴61、所述第一分动机构7、所述第二传动轴62与所述发电机2形成串联混合动力系统。所述底盘发动机1用于提供动能输入；所述变速机构5用于调节所述底盘发动机1与所述第一传动轴61的转动比；所述第一分动机构7用于分配所述底盘发动机1的输出动力，控制所述底盘发动机1的输出动力用于驱动起重机行走，还是用于驱动所述发电机2进行发电；所述第一传动轴61与所述第二传动轴62作为传动机构，用于将所述底盘发动机1输出的动力传输至所述发电机2。
[0042]
具体地，所述传动轴通过万向节实现转动角度的改变，所述变速机构5由变速箱与取力器组合构成。
[0043]
需要说明的是，本实施例提供的为一种动力系统较佳地传动方式，并不限定本发明仅通过上述一种传动方式实现底盘发动机与发电机之间的动力传输，凡是能实现本发明构思的传动机构，在需要起重机行走时调控所述底盘发动机驱动起动机行走(驱动起重机的轮轴转动)，在需要起重机进行起重作业时控制所述底盘发动机为所述发电机提供动能，均落入本发明所述的动力系统地保护范围内。
[0044]
具体地，所述动力系统还包括电池12，所述电池12与所述发电机2电连接，用于储存所述发电机2转化出的电能，为所述电动机3提供稳定的电源输入，并在必要时储存所述发电机2多余的电量。较好地，所述电池12还可为所述电动机3启动时提供能量输入，当起重机构进行短时间或短路程的吊装时，可单独使用电池12为所述电动机3提供电能，不需要外接电源与所述底盘发动机1的介入，起重机的操作灵活性更强。
[0045]
需要说明的是，本实施例所述的电池12，包括单个电池以及电池组等多种方式，凡是具有储存电量并适于为所述电动机3供电的电池设备，均落入本发明对所述电池限定的保护范围内。
[0046]
具体地，结合图1所示，所述动力系统还包括液压泵组8与第三传动轴9，所述电动机3的输出端通过所述第三传动轴9与所述液压泵组8连接。较好地，所述液压泵组8包括主泵、回转泵与辅助泵等，依据执行系统13不同的执行动作来选取对应的泵进行工作。
[0047]
所述动力系统还包括第二分动机构10，所述第二分动机构10设置在所述第三传动轴9与所述液压泵组8之间，所述第二分动机构10用于调节所述液压泵组8对执行系统13的变幅、起升、回转及伸缩等驱动的转变。具体地，所述第二分动机构10与所述液压泵组连接，通过第二分动机构进行动力分配；也可采用取力器与液压泵组8串联方式进行传动，以实现电动机输出轴对液压泵组8的动力传输。
[0048]
具体地，结合图2所示，图2中实线表示机械动力的传输，虚线表示控制信号的传输。所述动力系统还包括控制器11，所述控制器11分别与所述底盘发动机1、所述发电机2、所述电动机3、所述导电环4、所述变速机构5、所述第一分动机构7与所述电池12电连接。所述控制器用于控制所述起重机增程式动力系统为起重机进行动力驱动，具体地，所述驱动方法包括如下两种驱动方式：
[0049]
驱动方式一、动力系统的控制器11控制变速机构5接合，开启底盘发动机1，所述底盘发动机1通过传动轴6向所述发电机2输入动能，所述发电机2将动能转化为电能并通过导电环4传输至电动机3，所述电动机3将电能转化为动能并驱动执行系统13；较好地，发电机2多余的电量储存至电池12中，以便于紧急情况下所述电池12可为所述电动机3进行短时间供电；
[0050]
驱动方式二、所述控制器11控制所述底盘发动机1关闭，连接所述导电环4与外部电源，外部电源为所述电动机3供电，所述电动机3将电能转化为动能并驱动执行系统13；较好地，在所述电池12未充满时，所述外接电源为所述电池12充电，以便于紧急情况下所述电池12可为所述电动机3进行短时间供电。
[0051]
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供一种起重机，包括上述任一实施方式所述的增程式动力系统，用于为起重机的行走与起重提供动力。
[0052]
具体地，所述起重机包括行走系统、上述任一实施方式所述的增程式动力系统与执行系统13，所述行走系统包括车辆底盘、轮轴与车轮等，所述动力系统的底盘发动机1设置在所述底盘上，并可为所述轮轴提供动力，以使得所述起重机可进行长距离的行走。所述动力系统还可通过动力的转换，将所述底盘发动机1的输出动力转变为电能供电动机3，或者直接通过外接电源为电动机3充电，电动机3驱动执行系统13来进行回转、起升、变幅、伸缩及辅助等作业。具体地，所述执行系统13包括卷扬马达、回转减速机、伸缩油缸与变幅油缸等。本实施例所述的起重机有机的整合了底盘发动机1与电动机3动力源的优势，可使起重机既能长距离行走转场，又能够实现低噪音、低排放施工。从而提高了能源利用率，降低了废气排放，具有显著的节能减排效果。可适应各种场合，特别是市政建设。
[0053]
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。