势能回收利用系统及工程机械设备技术方案

本实用新型专利技术涉及一种势能回收利用系统及工程机械设备，势能回收利用系统包括直流电机(6)、电能存储部件(8)和控制部件，直流电机(6)包括输入端和输出端，输入端与卷扬系统(5)中的转动部件连接，输出端与电能存储部件(8)连接，控制部件用于根据卷扬系统(5)的不同作业工况控制直流电机(6)以对应的模式工作，以实现能量转换。本实用新型专利技术的势能回收利用系统能够通过直流电机同时实现卷扬系统下放势能的回收与利用，在能量回收时直接将机械能转化为电能，在将存储的能量释放时也不需要增加新的部件，使得系统结构更加简单，从而以成本的成本实现能量的回收利用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工程机械
，尤其涉及一种势能回收利用系统及工程机械设备。
技术介绍
工程机械设备如起重机、旋挖钻机、履带吊等，均需要卷扬系统提升及下放工作装置进行作业。在下放过程中，卷扬下放重力势能全部转化为液压油热能，由于工作装置及所吊重物重量均较大，因此造成了极大的能量浪费，且会使油温急剧上升，严重影响整机工作性能，因而最好对卷扬系统下放过程中的能量进行回收利用。现有技术中存在一种液电式卷扬下放重力势能回收系统，如图1所示的原理示意图，发动机1a驱动主泵2a运转，主阀3a控制卷扬马达4a的正反转，卷扬马达4a带动卷扬系统5a进行提升或下放工作，当卷扬系统5a处于下放工作状态时，卷扬马达4a的回油通过能量回收马达6a驱动直流发电机7a进行发电，DC/DC转换器8a将直流发电机7a输出的电压及电流转换至所需规格，从而实现超级电容9a的快速充电。该势能回收技术采用超级电容9a作为储能元件，通过液压回路将重力势能转化为机械能，再通过直流发电机7a将机械能转化为电能并存储。虽然通过图1所示的系统能够对卷扬系统5a下放过程中的能量进行回收，但是需要在原液压系统中增加能量回收马达6a及直流发电机7a实现能量转换，使得系统结构比较复杂，而且会增加成本。而且，回收的能量需要再利用时，仍需要将超级电容放电系统与卷扬系统5a进行融合，这将进一步增加系统的复杂程度以及成本。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种势能回收利用系统及工程机械设备，能够简化势能回收利用系统的结构。为实现上述目的，本技术一方面提供了一种势能回收利用系统，包括直流电机6、电能存储部件8和控制部件，所述直流电机6包括输入端和输出端，所述输入端与卷扬系统5中的转动部件连接，所述输出端与所述电能存储部件8连接，所述控制部件用于根据所述卷扬系统5的不同作业工况控制所述直流电机6以对应的模式工作，以实现能量转换。进一步地，所述控制部件用于控制所述直流电机6在所述卷扬系统5执行下放作业时以发电机模式工作，将从所述卷扬系统5中的转动部件回收的势能转化为电能存储在所述电能存储部件8中；在所述卷扬系统5执行提升作业时以电动机模式工作，将存储在所述电能存储部件8中的电能转化为机械能驱动所述卷扬系统5工作。进一步地，所述直流电机6还包括信号端，用于接收主阀控制信号S2和卷扬转速信号S3，所述控制部件能够根据所述主阀控制信号S2判断所述卷扬系统5的作业工况，以对所述直流电机6的工作模式进行切换，且能够根据所述卷扬转速信号S3对所述直流电机6进行扭矩调节，以对所述卷扬系统5的转速进行控制。进一步地，还包括电压测试部件，用于获取所述电能存储部件8两端的电压信号S4，所述控制部件能够根据卷扬转速信号S3和所述电压信号S4控制主泵2的排量。进一步地，所述卷扬系统5包括卷筒52，所述直流电机6设在所述卷筒52内。进一步地，所述直流电机6同轴设在所述卷筒52内。进一步地，所述直流电机6包括转子63、定子62、转轴61和位置传感器64，所述转子63安装在所述卷筒52的内壁上，所述定子62同轴穿设在所述转子63内，并通过所述转轴61安装在卷筒52的侧壁上，所述位置传感器64用于检测所述定子62相对于所述转子63的转
动位置。为实现上述目的，本技术二方面提供了一种工程机械设备，包括上述实施例所述的势能回收利用系统。基于上述技术方案，本技术的势能回收利用系统，控制部件用于根据卷扬系统的不同作业工况控制直流电机以对应的模式工作，以实现能量转换，从而能够通过直流电机回收卷扬系统的下放势能，并将回收存储于电能存储部件中的电能通过直流电机再利用于卷扬系统的提升作业工况，进而实现势能的持续回收与再利用。此种势能回收利用系统能够通过直流电机同时实现卷扬系统下放势能的回收与利用，在能量回收时直接将机械能转化为电能，在将存储的能量释放时也不需要增加新的部件，使得系统结构更加简单，从而以较低的成本实现能量的回收利用。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为现有技术卷扬下放势能回收利用系统的原理示意图；图2为本技术卷扬下放势能回收利用系统的一个实施例的原理示意图；图3为本技术卷扬下放势能回收利用系统的一个实施例的结构示意图。具体实施方式以下详细说明本技术。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。本技术中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描
述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。如图2所示，为了回收利用工程机械设备中卷扬系统5下放时的势能，本技术提供了一种改进的势能回收利用系统，为了方便后续对方案的描述和理解，此处先对控制卷扬系统5的液压系统结构进行说明。结合图2所示的原理图和图3所示的结构示意图，发动机1接收发动机控制信号S1驱动主泵2运转，主阀3接收主阀控制信号S2控制卷扬马达4的正反转，卷扬马达4带动卷扬系统5对重物执行上升或下放动作。具体地，卷扬系统5中设有卷筒52，一般通过钢丝绳缠绕在卷筒52的外周上以实现吊重。另外，卷扬系统5中还设有位置传感器64，用于检测卷筒52的转速。以上面给出的卷扬控制液压系统为例，下面给出本技术势能回收利用系统的实施例，但由于本技术的改进点主要在于卷扬系统5的机械能与电能存储部件8中电能进行转换，无需像现有技术一样回收液压能，因而本技术的各实施例不会受到液压系统具体结构的限制。在本技术的一个示意性的实施例中，如图2所示，势能回收利用系统包括直流电机6、电能存储部件8和控制部件，直流电机6包括输入端和输出端，输入端与卷扬系统5中的转动部件(例如卷筒52)连接，输出端与电能存储部件8连接，控制部件用于根据卷扬系统5的不同作业工况控制直流电机6以对应的模式工作，以实现能量转换。本技术该实施例的势能回收利用系统，控制部件能够根据卷扬系统的不同作业工况控制直流电机以对应的模式工作，以实现能量转换，从而实现通过直流电机回收卷扬系统的下放势能，并将回收存储于电能存储部件中的电能通过直流电机再利用于卷扬系统的提升作业工况，进而实现势能的持续回收与再利用。此种势能回收利用系统能够通过直流电机同时实现卷扬系统下放势能的回收与利用，在能量回收时直接将卷扬系统的机械能转化为电能，在需要将存储的能量释
放进行利用时也不需要增加新的部件，使得系统结构更加简单，从而以较低的成本实现能量的回收利用。而且，本技术势能回收利用系统的能量转换涉及机械能与电能之间的转换，转换路径是可逆的，构成了一种机电式势能回收利用系统，而现有技术的能量转换路径为液压能－机械能－电能，需要对能量回收马达6a和直流发电机7a进行控制。从能量转换过程来看，本技术的势能回收利用系统对应的控制方法涉及的控制环节较少，只需要对直流电机6进行控制，能够提高势能回收利用系统工作的可靠性。该实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种势能回收利用系统，其特征在于，包括直流电机(6)、电能存储部件(8)和控制部件，所述直流电机(6)包括输入端和输出端，所述输入端与卷扬系统(5)中的转动部件连接，所述输出端与所述电能存储部件(8)连接，所述控制部件用于根据所述卷扬系统(5)的不同作业工况控制所述直流电机(6)以对应的模式工作，以实现能量转换。

【技术特征摘要】
1.一种势能回收利用系统，其特征在于，包括直流电机(6)、电能存储部件(8)和控制部件，所述直流电机(6)包括输入端和输出端，所述输入端与卷扬系统(5)中的转动部件连接，所述输出端与所述电能存储部件(8)连接，所述控制部件用于根据所述卷扬系统(5)的不同作业工况控制所述直流电机(6)以对应的模式工作，以实现能量转换。2.根据权利要求1所述的势能回收利用系统，其特征在于，所述控制部件用于控制所述直流电机(6)在所述卷扬系统(5)执行下放作业时以发电机模式工作，将从所述卷扬系统(5)中的转动部件回收的势能转化为电能存储在所述电能存储部件(8)中；在所述卷扬系统(5)执行提升作业时以电动机模式工作，将存储在所述电能存储部件(8)中的电能转化为机械能驱动所述卷扬系统(5)工作。3.根据权利要求1所述的势能回收利用系统，其特征在于，所述直流电机(6)还包括信号端，用于接收主阀控制信号(S2)和卷扬转速信号(S3)，所述控制部件能够根据所述主阀控制信号(S2)判断所述卷扬系统(5)的作业工况，以对所述直流电机(6)的工作模式进行切换，且能够根据所述卷扬转速信号(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，王明燕，魏哲雷，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32