专利名称：一种混合动力旋挖钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一种旋挖钻机，特别涉及一种混合动力旋挖钻机。
背景技术：
随着工业发展及能源开采愈见紧张的全球整体环境下，燃油等各种能源的短缺问题日益严重，工程机械的节能研究正在成为研究热点，而目前针对混合动力旋挖钻机的研究还处于空白，一般的旋挖钻机仍为纯燃油驱动模式，不能达到较好的节能效果。由于旋挖钻机所特有的一套液压系统和工作装置，为达到能源利用率的最大化，对于旋挖钻机的节能研究势在必行。
发明内容
为了解决现有旋挖钻机驱动模式单一，不够节能的技术问题，本发明提出了一种分别采用独立的发电电动机单独驱动主卷扬机构和回转液压系统，能有效回收钻杆下降和上车回转能量，从而实现有效节能的混合动力旋挖钻机。为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是一种混合动力旋挖钻机，包括发动机、发电电动机、液压泵、液压马达组、用于交直流逆变并保持电压稳定的电机总控制器、储能单元和整车控制器，所述的发动机、发电电动机和液压泵同轴相联，所述的电机总控制器分别电连接至发电电动机和储能单元，所述的整车控制器分别通信连接至发动机、电机总控制器、储能单元和液压泵，其特征在于，还包括具有发电功能的负载电机组及执行机构， 所述的负载电机组与电机总控制器电连接，所述的执行机构通信连接至整车控制器，负载电机组连接并驱动执行机构。上述的一种混合动力旋挖钻机，所述的负载电机组包括第一负载电动机和第二负载电动机，所述的第一负载电动机和第二负载电动机分别与电机总控制器电连接。上述的一种混合动力旋挖钻机，所述的液压马达组包括用于切换油路的第一换向控制装置、同步伸缩变幅油缸、左行走马达、右行走马达、动力头双马达和副卷扬马达，所述的同步伸缩变幅油缸、左行走马达、右行走马达、动力头双马达和副卷扬马达分别连接至第一换向控制装置，所述的第一换向控制装置连接至液压泵。上述的一种混合动力旋挖钻机，所述的执行机构包括卷扬机构，所述的卷扬机构包括主卷扬筒、减速机和离合器，所述的主卷扬筒依次通过减速机、离合器与第一负载电动机相连。上述的一种混合动力旋挖钻机，所述的执行机构包括执行油缸组，所述的执行油缸组包括泵/马达、用于切换油路的第二换向控制装置、上车回转马达、加压油缸、履带伸缩油缸、桅杆油缸、钻桅支腿油缸，所述的上车回转马达、加压油缸、履带伸缩油缸、桅杆油缸和钻桅支腿油缸分别连接至第二换向控制装置，所述的第二换向控制装置连接至泵/马达，所述的泵/马达连接至第二负载电机。本发明的技术效果在于，液压马达组包括变幅机构行走机构和动力头旋转机构，由发动机与发电电动机共同驱动；卷扬机构由发电电动机单独驱动；上车回转马达由负载电动机带动液压油泵驱动。负载电动机可以发挥发电机和电动机双重作用，可以单独或与发动机共同驱动工作装置，从而减轻发动机负荷。储能元件储存发电电动机产生的电能，并作为能量源驱动电动机。电机总控制器进行交直流逆变并保持电压稳定。整机总控制器控制整机各动力源之间的能量分配，使整机处于最低能耗状态。由负载电动机单独驱动的泵 /马达能作为马达工作，实现对回转制动能量的回收。在本发明中，部分工作装置由不与发动机直接相联的负载电动机驱动，其所消耗的能量主要为回收能量，从而减轻发动机负荷，使发动机可以选择较小功率型号。此外，在本发明中，主卷扬筒经过减速机、离合器与发电电动机相联。通过减速机的减速增扭作用，获得较大的提升力矩。而在动力头作业过程中，通过离合器的脱离，使动力头在浮动状态下工作。在钻杆和钻头下放过程中，利用发电电动机的发电作用回收下放势能，并通过减速机构放大发电扭矩，从而牵制钻杆和钻头下降速度使其平稳下放。此外，在本发明中，上车回转马达经换向控制装置、液压泵与负载电动机相联。当回转制动发生时，利用上车回转的惯性力带动马达旋转使其起到泵的作用，反过来带动泵转动，从而带动发电机发电。下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图1是本发明的结构原理示意图；其中1为发动机，2为发电电动机，3为液压泵，4为电机总控制器，5为储能单元， 6为整车控制器，7为第一负载电动机，8为第二负载电动机，9为第一换向控制装置，10为同步伸缩变幅油缸，11为左行走马达，12为右行走马达，13为动力头双马达，14为副卷扬马达，15为主卷扬筒，16为减速机，17为离合器，18为泵/马达，19为第二换向控制装置，20 为上车回转马达，21为加压油缸，22为履带伸缩油缸，23为桅杆油缸，24为钻桅支腿油缸。
具体实施例方式发动机1与发电电动机2、液压泵3同轴相联，经过用于切换油路的第一换向控制装置9来分别与用于调整旋挖钻臂的位置的同步伸缩变幅油缸10、左行走马达11、右行走马达12、动力头双马达13、副卷扬马达14相联。整车控制器分别通信连接至发动机1、电机总控制器4、储能单元5、液压泵3和执行机构，以控制整车运转。当整车控制器6通过电机总控制器4对发电电动机2不供电时，发电电动机2就相当于联轴器，直接将发动机1的扭矩传递给泵，当处于某些特定工况，如负载较大时，电机总控制器4控制储能单元5对发电电动机2电机供电，从而使发动机1与发电电动机2共同驱动液压泵3为系统回路提供动力。储能单元5通过电机总控制器4分别与发电电动机2、第一负载电动机7、第二负载电动机8相联，为各电机的运转提供动力并储存各发电机产生的电能，与发动机1相联的发电电动机2在设备运行初始阶段主要作为发电机作用，使储能元件有足够能量驱动电动机运转。第一负载电动机7通过离合器17、减速机16与主卷扬筒15相联，实现主卷扬筒
415的提升与下放，并回收下放势能。 第二负载电动机8通过泵/马达18、第二换向控制装置19，分别与上车回转马达 20、加压油缸21、履带伸缩油缸22、桅杆油缸23、钻桅支腿油缸24相联，带动回转马 达转动和各油缸伸缩。在回转制动过程中，电机总控制器4向第二负载电动机8发出制动指令使其产生制动力矩，第二换向控制装置19进行油路切换使上车回转马达20出油口与泵/马达18的上端口相通，利用上车回转的惯性力带动上车回转马达20旋转使其出油口产生高压，反过来带动泵/马达18转动，从而带动第二负载电动机8发电。
权利要求
1.一种混合动力旋挖钻机，包括发动机(1)、发电电动机O)、液压泵(3)、液压马达组、 用于交直流逆变并保持电压稳定的电机总控制器G)、储能单元(5)和整车控制器(6)，所述的发动机(1)、发电电动机( 和液压泵(3)同轴相联，所述的电机总控制器(4)分别电连接至发电电动机( 和储能单元(5)，所述的整车控制器(6)分别通信连接至发动机 (1)、电机总控制器G)、储能单元( 和液压泵(3)，其特征在于，还包括具有发电功能的负载电机组及执行机构，所述的负载电机组与电机总控制器电连接，所述的执行机构通信连接至整车控制器(6)，负载电机组连接并驱动执行机构。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力旋挖钻机，其特征在于，所述的负载电机组包括第一负载电动机(7)和第二负载电动机(8)，所述的第一负载电动机(7)和第二负载电动机(8)分别与电机总控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力旋挖钻机，其特征在于，所述的液压马达组包括用于切换油路的第一换向控制装置(9)、同步伸缩变幅油缸(10)、左行走马达(11)、右行走马达(12)、动力头双马达(13)和副卷扬马达(14)，所述的同步伸缩变幅油缸(10)、左行走马达(11)、右行走马达(12)、动力头双马达(1 和副卷扬马达(14)分别连接至第一换向控制装置(9)，所述的第一换向控制装置(9)连接至液压泵(3)。
4.根据权利要求2所述的一种混合动力旋挖钻机，其特征在于，所述的执行机构包括卷扬机构，所述的卷扬机构包括主卷扬筒(15)、减速机(16)和离合器(17)，所述的主卷扬筒(1 依次通过减速机(16)、离合器(17)与第一负载电动机(7)相连。
5.根据权利要求2所述的一种混合动力旋挖钻机，其特征在于，所述的执行机构包括执行油缸组，所述的执行油缸组包括泵/马达(18)、用于切换油路的第二换向控制装置 (19)、上车回转马达(20)、加压油缸(21)、履带伸缩油缸(22)、桅杆油缸(23)、钻桅支腿油缸(M)，所述的上车回转马达(20)、加压油缸(21)、履带伸缩油缸(22)、桅杆油缸03)和钻桅支腿油缸04)分别连接至第二换向控制装置(19)，所述的第二换向控制装置(19)连接至泵/马达(18)，所述的泵/马达(18)连接至第二负载电动机(8)。
全文摘要
本发明公开了一种混合动力旋挖钻机，其中液压系统电机单独驱动和电机与发动机共同驱动两个并行部分组成。利用发电电动机回收钻头与钻杆下降势能、上车回转动能向超级电容充电，并借助超级电容电力驱动发电电动机辅助发动机和/或单独驱动液压泵，从而减轻发动机负荷。
文档编号E21B7/02GK102155160SQ201110031889
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月29日 优先权日2011年1月29日
发明者何清华, 廖力达, 张云龙, 张大庆, 方小瑜, 朱建新, 李赛白 申请人:湖南山河智能机械股份有限公司