一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工程機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在資源緊缺的21世紀(jì)，對(duì)于高效率和低能耗的追求一直是國(guó)內(nèi)外制造業(yè)的重要目標(biāo)。旋挖鉆機(jī)屬于工程機(jī)械中的粧工設(shè)備，在建筑施工中有著廣泛的應(yīng)用，降低旋挖鉆機(jī)能耗對(duì)節(jié)約能源有著重要的意義。
[0003]現(xiàn)有的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的能耗分析:旋挖鉆機(jī)工作時(shí)鉆桿和鉆具需要反復(fù)循環(huán)升降運(yùn)動(dòng)，提升工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵同軸連接，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，通過(guò)液壓泵驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)提升鉆具和鉆桿，由于鉆桿、鉆具和鉆具內(nèi)的泥土的質(zhì)量很大，提升作業(yè)的行程長(zhǎng)達(dá)幾十米深，需要消耗大量的發(fā)動(dòng)機(jī)功率，提升作業(yè)時(shí)通過(guò)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的提升作用將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)殂@桿和鉆具的重力勢(shì)能；下放工況時(shí)，液壓泵驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)仍然輸出功率，并且鉆桿和鉆具釋放出大量的重力勢(shì)能，這些能量基本上都消耗在平衡閥的節(jié)流孔上，使系統(tǒng)發(fā)熱，增加了系統(tǒng)的熱負(fù)荷，降低了液壓元件的使用壽命，同時(shí)還浪費(fèi)了能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，用來(lái)將下放工況的重力勢(shì)能和液壓泵的能量回收，返還到提升工況的系統(tǒng)中，降低提升工況發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，節(jié)約了能量。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的上腔連接第一單向閥和第五單向閥的輸出端，第五單向閥的輸入端連接第一油箱，第一單向閥的輸入端通過(guò)液壓泵和濾油器連接至第二油箱，液壓泵連接有發(fā)動(dòng)機(jī)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的下腔通過(guò)第二能量回收閥的右位連接第四單向閥的輸入端，第四單向閥的輸出端連接儲(chǔ)能器和第二溢流閥的輸入端，第二溢流閥的輸出端連接第三油箱。
[0006]所述儲(chǔ)能器還連接有回收再利用系統(tǒng)，回收再利用系統(tǒng)包括連接儲(chǔ)能器的合流閥輸入端，合流閥輸出端連接第二節(jié)流閥的輸入端，第二節(jié)流閥的輸出端連接第六單向閥的輸出端和主電磁換向閥的右位，主電磁換向閥的右位連接第二能量回收閥的左位，第二能量回收閥的左位連接主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的下腔，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的上腔連接第一能量回收閥的右位，第一能量回收閥的右位連接主電磁換向閥的右位，主電磁換向閥的右位輸出端連接第四油箱。
[0007]所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)通過(guò)制動(dòng)油缸連接卷筒，卷筒通過(guò)鉆桿連接鉆具。
[0008]所述制動(dòng)油缸具有T 口和P 口。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用一種基于蓄能器的能量回收方案，在下放工況時(shí)，液壓泵輸出液壓能，驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆具鉆桿下落，下落的慣性帶動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速加快，液壓泵的供油速度跟不上馬達(dá)轉(zhuǎn)速，馬達(dá)進(jìn)油口出現(xiàn)局部真空，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)此時(shí)相當(dāng)于泵，輸出高壓油，高壓油經(jīng)過(guò)能量回收閥給蓄能器充能，此時(shí)相當(dāng)于二個(gè)液壓泵給蓄能器蓄能，實(shí)現(xiàn)了重力勢(shì)能的回收，能量的回收路線如下:鉆具鉆桿重力勢(shì)能通過(guò)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓能存儲(chǔ)在蓄能器中，用于提升工況，本發(fā)明回收了重力勢(shì)能，降低了熱量損失，減少了系統(tǒng)的熱負(fù)荷，延長(zhǎng)了液壓元件的使用壽命；在鉆具鉆桿提升工況時(shí)，本發(fā)明采用蓄能器和液壓泵合流，降低了液壓泵的負(fù)荷，提高了能量的使用率。
[0010]進(jìn)一步的，本發(fā)明提升工況時(shí)，合流閥開(kāi)啟，蓄能器也是提升工況的液壓能源，蓄能器的油路和液壓泵的油路在泵出口處合流，共同驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，并且實(shí)現(xiàn)了回收能量的再利用。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明回收能量的簡(jiǎn)化原理圖；
[0012]圖2為本發(fā)明回收能量再利用的簡(jiǎn)化原理圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明包括主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12的上腔連接第一單向閥6-1和第五單向閥6-5的輸出端，第五單向閥6-5的輸入端連接第一油箱1-1，第一單向閥6-1的輸入端通過(guò)液壓泵3和濾油器2連接至第二油箱1-2，液壓泵3連接有發(fā)動(dòng)機(jī)4，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12的下腔通過(guò)第二能量回收閥9-2的右位連接第四單向閥6-4的輸入端，第四單向閥6-4的輸出端連接儲(chǔ)能器10和第二溢流閥5-2的輸入端，第二溢流閥5-2的輸出端連接第三油箱1-3。
[0016]隨著鉆桿鉆具的下落，慣性會(huì)拖著主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12轉(zhuǎn)速增加，液壓泵3的供油速度跟不上馬達(dá)12的出油速度，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12的進(jìn)油口出現(xiàn)局部真空，在大氣壓的作用下從油箱I吸入低壓油，輸出高壓油，馬達(dá)工作在泵的狀態(tài)下，此時(shí)液壓泵3的負(fù)荷很小，相比【背景技術(shù)】所述的液壓泵3驅(qū)動(dòng)鉆具鉆桿下落，能量消耗在系統(tǒng)的平衡閥上，系統(tǒng)熱負(fù)荷增加，本發(fā)明用蓄能器10取代了傳統(tǒng)的平衡閥，在下放工況時(shí)，液壓泵的負(fù)荷很小，靠重力和慣性自由下落，有效的降低了系統(tǒng)的能量輸出，避免能源浪費(fèi)。本發(fā)明不僅可以降低下落工況時(shí)，液壓泵3的能量消耗，還能回收鉆具鉆桿的重力勢(shì)能，回收重力勢(shì)能的原理是主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12由重力驅(qū)動(dòng)，工作在泵的狀態(tài)下，輸出高壓油，蓄能器10回收這部分高油壓。如圖2，鉆桿鉆具下放時(shí)，回收勢(shì)能的油路流經(jīng)路徑:第一油箱1-1 —第五單向閥6-5 —主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12上腔一主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12下腔一能量回收閥9-2的右位一第四單向閥6-4 —蓄能器10。在鉆桿鉆具下放的過(guò)程中，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12工作在泵的狀態(tài)，給蓄能器10充能，液壓泵3和油箱I為主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12提供低壓油，液壓泵3的負(fù)荷很小。
[0017]參見(jiàn)圖2，儲(chǔ)能器10還連接有回收再利用系統(tǒng)，回收再利用系統(tǒng)包括連接儲(chǔ)能器10的合流閥8輸入端，合流閥8輸出端連接第二節(jié)流閥6-2的輸入端，第二節(jié)流閥6-2的輸出端連接第六單向閥6-1的輸出端和主電磁換向閥7的右位，主電磁換向閥7的右位連接第二能量回收閥9-2的左位，第二能量回收閥9-2的左位連接主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)7的下腔，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12的上腔連接第一能量回收閥9-1的右位，第一能量回收閥9-1的右位連接主電磁換向閥?的右位，主電磁換向閥?的右位輸出端連接第四油箱1-4。
[0018]主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12通過(guò)制動(dòng)油缸13連接卷筒14，卷筒14通過(guò)鉆桿15連接鉆具16，制動(dòng)油缸13具有T 口和P 口。
[0019]上提時(shí)，一路油液流經(jīng)路徑:蓄能器10—合流閥8上位一第二單向閥6-2 —A處；另一路油液流經(jīng)路線:油箱I —濾油器2 —液壓泵3 —第一單向閥6-1 — A處;A處，二路液壓油合流，共同驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12轉(zhuǎn)動(dòng)，合流之后的油液流經(jīng)路線:A處一主電磁換向閥7右位一第二能量回收閥9-2左位一主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12下腔一主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12上腔一第一能量回收閥9-1右位一主電磁換向閥7右位一第四油箱1-4。在鉆桿鉆具提升時(shí)，蓄能器10釋放存儲(chǔ)的液壓能，在A處和液壓泵3合流，共同驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12轉(zhuǎn)動(dòng)，不僅減少了液壓泵3的負(fù)荷，提高了泵的使用壽命，而且還釋放了下落工況時(shí)回收的能量，提高了能量的使用率。隨著鉆桿鉆具的循環(huán)往復(fù)升降，蓄能器10不斷的回收釋放能量，大大降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，節(jié)約了能源。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]參見(jiàn)圖3，本發(fā)明包括電動(dòng)機(jī)4、液壓泵3、濾油器2、油箱1、蓄能器10、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12、制動(dòng)油缸13、卷筒14、鉆桿15、鉆具16、第一溢流閥5-1和第二溢流閥5-2、浮動(dòng)閥11、合流閥8、主電磁換向閥7、第一能量回收閥9-1和第二能量回收閥9-2以及第一單向閥6-1、第二單向閥6_2、第二單向閥6_3、第四單向閥6_4、第五單向閥6_5和第六單向閥6_6 ;主電磁換向閥7依次連接于第一單向閥6-1、第一能量回收閥9-1、第二能量回收閥9-2、第一油箱1-1 ;蓄能器10依次連接于第二溢流閥5-2、第三單向閥6-3、第四單向閥6-4、合流閥8 ;第一能量回收閥9-1和第二能量回收閥9-2為二位三通電磁換向閥，與液壓泵3和主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12組成回路；浮動(dòng)閥11為二位二通電磁換向閥，連接于主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)12的進(jìn)出口油路的第一溢流閥5-1 —端連接在液壓泵3出口旁路，另一端連接第四油箱1-4 ;第二溢流閥5-2 一端連接在蓄能器10出口旁路，另一端連接第三油箱1-3 ;液壓泵3通過(guò)濾油器2連接第二油箱1-2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，其特征在于:包括主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)(12)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)(12)的上腔連接第一單向閥(6-1)和第五單向閥(6-5)的輸出端，第五單向閥(6-5)的輸入端連接第一油箱(1-1)，第一單向閥(6-1)的輸入端通過(guò)液壓泵(3)和濾油器⑵連接至第二油箱(1-2)，液壓泵(3)連接有發(fā)動(dòng)機(jī)(4)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)(12)的下腔通過(guò)第二能量回收閥(9-2)的右位連接第四單向閥(6-4)的輸入端，第四單向閥(6-4)的輸出端連接儲(chǔ)能器(10)和第二溢流閥(5-2)的輸入端，第二溢流閥(5-2)的輸出端連接第三油箱(1-3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)能器(10)還連接有回收再利用系統(tǒng)，回收再利用系統(tǒng)包括連接儲(chǔ)能器(10)的合流閥(8)輸入端，合流閥(8)輸出端連接第二節(jié)流閥￠-2)的輸入端，第二節(jié)流閥(6-2)的輸出端連接第六單向閥(6-1)的輸出端和主電磁換向閥(7)的右位，主電磁換向閥(7)的右位連接第二能量回收閥(9-2)的左位，第二能量回收閥(9-2)的左位連接主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)(7)的下腔，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)(12)的上腔連接第一能量回收閥(9-1)的右位，第一能量回收閥(9-1)的右位連接主電磁換向閥(7)的右位，主電磁換向閥(7)的右位輸出端連接第四油箱(1-4)ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，其特征在于:所述主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)(12)通過(guò)制動(dòng)油缸(13)連接卷筒(14)，卷筒(14)通過(guò)鉆桿(15)連接鉆具(16) ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，其特征在于:所述制動(dòng)油缸(13)具有T 口和P 口。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，在下放工況時(shí)，液壓泵輸出液壓能，驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆具鉆桿下落，下落的慣性帶動(dòng)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速加快，液壓泵的供油速度跟不上馬達(dá)轉(zhuǎn)速，馬達(dá)進(jìn)油口出現(xiàn)局部真空，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)此時(shí)相當(dāng)于泵，輸出高壓油，高壓油經(jīng)過(guò)能量回收閥給蓄能器充能，此時(shí)相當(dāng)于二個(gè)液壓泵給蓄能器蓄能，實(shí)現(xiàn)了重力勢(shì)能的回收，能量的回收路線如下：鉆具鉆桿重力勢(shì)能通過(guò)主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓能存儲(chǔ)在蓄能器中，用于提升工況，本發(fā)明回收了重力勢(shì)能，降低了熱量損失，減少了系統(tǒng)的熱負(fù)荷，延長(zhǎng)了液壓元件的使用壽命。
【IPC分類】F15B21-14, B66D1-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104595292
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510061521
【發(fā)明人】焦生杰, 徐信芯, 熊玉龍, 張鵬程
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日