一种数字化电动液压挖掘机制造技术

本实用新型专利技术公开一种数字化电动液压挖掘机，它将各控制手柄与电脑控制器的输入端电性连接；动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸和行走机构分别连接一个液压泵，液压泵连接电机，回转机构由回转电机驱动旋转；各电机的输入端分别与转速控制器的输出端相连接，转速控制器的输入端同时与电脑控制器的输出端和蓄电池相连接，各电机上分别安装有转速传感器，各液压泵上分别安装变量控制器，转速传感器的输出端与电脑控制器的输入端相连接，变量控制器的输入端与电脑控制器的输出端相连接，电脑控制器还同时连接人机界面。本实用新型专利技术采用蓄电池、电机及闭式液压系统，并通过电脑控制器进行作业控制，具有能量回收系统，属绿色环保零排放。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于工程机械
，具体是一种数字化电动液压挖掘机。
技术介绍
工程机械机器人化一直以来被视为行业发展的趋势，要实现自动控制的前提是所有动作实现数字化控制。液压挖掘机作为工程机械中最常用的机械，它的工作环境恶劣，操作工况复杂，适应范围宽广，现有技术的液压挖掘机的工作原理是通过发动机驱动液压泵，输出液压流到多路阀，通过多路阀的控制，输出到各个作业动作。这种工作模式下，各个动作是无法实现数字化控制的，只能靠人工操纵。同时，目前市面上的挖掘机存在耗油高、排放差、能量利用率低缺点，在能源短缺和环境污染问题日趋严重形势下，如何节能和降低排放，越来越受到人们重视。目前的挖掘机结构都是采用发动机带动液压泵，由多路阀将液压能分配到各个执行机构，液压系统是基于开式的阀控原理，大量能量消耗在节流口和溢流上，造成能量利用率低下。中国专利公开号为CN202466676U的一种全数字、全液压智能挖掘机装置，提出了使用编码器控制数字式伺服阀，进而控制液压缸的技术方案，但仍然是基于开式的阀控原理，无法解决上述问题。液压挖掘机在工作过程中，存在大量的负值负载，比如回转机构的回转运动惯性大，动臂下降时重力势能和动能都比较大，这部分能量通常都消耗在液压阀的阀口上，不仅浪费了能量，还会导致系统发热和元件寿命的降低。目前很多节能技术，都希望能够回收能量，如中国专利公开号为CN103882904A的一种挖掘机用电液混合动力结构及挖掘机；中国专利公开号为CN102318181B的混合式挖掘机，都是通过增加蓄能器或者增加液压马达和发电机来回收液压能，但是效果都不理想，同时还造成设备成本增加。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种数字化电动液压挖掘机，实现数字化控制各动作机构，同时该挖掘机可实现零排放，作业过程减少液压发热损失，能够回收作业过程中产生的负值负载能量，具有节能环保优势。本技术以如下技术方案解决上述技术问题：本技术一种数字化电动液压挖掘机，包括行走机构、回转机构、动臂及动臂油缸、斗杆及斗杆油缸、铲斗及铲斗油缸，各控制手柄与电脑控制器的输入端电性连接；回转机构由回转电机驱动旋转，行走机构由行走电机或液压泵驱动行走，动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸分别连接一个液压泵，各液压泵分别与一个电机的输出端相连接，通过电机驱动液压泵工作，回转机构由回转电机驱动旋转；各电机的输入端分别与一个转速控制器的输出端相连接，各转速控制器的输入端同时与电脑控制器的输出端和蓄电池相连接，通过蓄电池给电机提供电源；各电机上分别安装有转速传感器，各液压泵上分别安装变量控制器，转速传感器的输出端与电脑控制器的输入端相连接，变量控制器的输入端与电脑控制器的输出端相连接，以实现根据电机的转速控制液压泵的动作，电脑控制器还同时连接人机界面。本技术所述的蓄电池和转速控制器同时还与电池管理系统相连接，通过电池管理系统控制蓄电池供应给转速控制器的电量。本技术所述的动臂油缸、斗杆油缸和铲斗油缸采用闭式液压回路与液压泵相连接，具体结构是：液压泵与油缸之间通过进油支路和回油支路连接，进油支路连接油缸的有杆腔端，回油支路连接油缸的无杆腔端，进油支路和回油支路在靠油缸的一端分别串接有杆腔电磁换向阀和无杆腔电磁换向阀，无杆腔电磁换向阀和有杆腔电磁换向阀与电脑控制器电性连接；进油支路和回油支路之间并联有两条支路，其中一条支路上串接两个单向阀，两个单向阀之间连接有安全阀，另一条支路上串接两个单向阀，两个单向阀之间连接补油泵和低压溢流阀，补油泵与液压泵连接，补油泵的进口端和出口端分别安装有单向阀，出口端与回油支路之间串接排油电磁换向阀；低压溢流阀的两端并联一条小支路，该小支路上串接一个单向阀。本技术所述的行走机构采用闭式液压回路与液压泵相连接，具体结构是：液压泵与行走机构的驱动马达通过进油支路和回油支路连接，两条支路在靠近马达的一端分别串接有电磁换向阀，进油支路和回油支路之间还并联两条支路，其中一条支路上串接两个单向阀，两个单向阀之间连接安全阀，另一条支路上串接两个单向阀，两个单向阀之间连接补油泵和低压溢流阀，补油泵与液压泵连接，补油泵的进口端和出口端分别安装有单向阀，低压溢流阀的两端并联一条小支路，该小支路上串接一个单向阀。本技术所述的回转机构上至少安装有两个位置传感器，位置传感器的输出端与电脑控制器的输入端相连接，通过位置传感器确定挖掘机的旋转角度。挖掘机的机体外部安装有多个测距仪，各个测距仪的输出端与电脑控制器的输入端相连接。采用的电机均为数字伺服电机，具有反向发电功能。所述液压泵上采用的变量控制器均为数字变量控制器，能被电脑控制器数字化驱动。本技术所述挖掘机的机体上安装有充电接口和外接发电机座，便于给蓄电池充电。本技术数字化电动液压挖掘机具有如下有益效果：1.通过采用本技术的技术方案，可以实现挖掘机的数字化控制，加上自动驾驶程序，还可实现无人驾驶作业功能。挖掘机所有动作都由数字电机驱动，通过电机转速控制系统，可以精确计算和控制电机旋转圈数和旋转速度，而所有液压缸都通过液压泵直接驱动，液压缸的行程可以由液压泵旋转圈数精确控制，因此，通过电脑控制系统，本技术挖掘机所有动作都可以数字化精确控制，可以实现精确操作和自动化作业。2.与现有挖掘机不同的是，本技术不采用发动机、恒功率泵和多路阀，也没有采用复杂的伺服液压系统，通过采用蓄电池、电机和电控式液压泵、闭式液压系统，通过电脑控制器进行作业控制，并具有能量回收系统，3.本技术的行走机构和回转机构采用电机驱动，动臂、斗杆和铲斗的油缸动作采用闭式液压系统，取消了现有挖掘机上复杂的多路阀，与现有挖掘机开式液压系统相比，无阀控制的闭式液压系统提高了能量利用率，同时液压发热损失大幅降低，有效降低了挖掘机液压系统的发热问题。不仅节能，还减少了系统散热所需的大型散热器和大型液压油箱。此外，所有动作由电机驱动，没有怠速损失，节能效果显著。4.通过采用本技术的技术方案，使动臂、斗杆和铲斗下降运动时，液压缸内的液压油通过闭式液压回路与液压泵连接，液压泵输入端压力高于输出端时，泵处于马达工况，液压泵带动电机超速运转，电机发电制动，从而回收动臂、斗杆和铲斗下降所产生的能量。行走电动可以回收行走制动时产生的能量，回转电机可以回收回转制动时产生的能量，由于本技术对挖掘机作业过程所有动作都回收能量，有效降低能耗。5.本技术与现有技术相比，去掉了现有挖掘机上的发动机、恒功率泵、复杂的多路阀和液压伺服系统，因此设备简化、故障率降低、维护成本降低。6.本技术与现有技术相比，取消了燃油发动机，由纯电力驱动，实现了零排放，噪音降低，绿色环保，而且整机使用蓄电池提供动力，可以反复充电使用。附图说明图1是本技术数字化电动液压挖掘机的结构示意图。图2是图1从右侧方向看的俯视示意图。图3是以动臂油缸作业为例的电路控制系统的结构框图。图4是以动臂油缸为例的闭式液压系统原理图。图5是回转机构的电路控制系统的结构框图。图6是左边行走履带的液压控制系统原理图。图中：1—行走机构，2—回转机构，3—上部机体，4—驾驶室，5—行走电机，6—动臂，7—动臂油缸，8—斗杆油缸，9—钭斗油缸，10—铲斗，11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化电动液压挖掘机，包括行走机构、回转机构、动臂及动臂油缸、斗杆及斗杆油缸、铲斗及铲斗油缸，其特征在于，各控制手柄与电脑控制器的输入端电性连接；回转机构由回转电机驱动旋转，行走机构由行走电机或液压泵驱动行走，动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸分别连接一个液压泵，各液压泵分别与一个电机的输出端相连接，通过电机驱动液压泵工作，各电机的输入端分别与一个转速控制器的输出端相连接，各转速控制器的输入端同时与电脑控制器的输出端和蓄电池相连接，通过蓄电池给电机提供电源；各电机上分别安装有转速传感器，各液压泵上分别安装变量控制器，转速传感器的输出端与电脑控制器的输入端相连接，变量控制器的输入端与电脑控制器的输出端相连接，以实现根据电机的转速控制液压泵的动作，电脑控制器还同时连接人机界面。

【技术特征摘要】
1.一种数字化电动液压挖掘机，包括行走机构、回转机构、动臂及动臂油缸、斗杆及斗杆油缸、铲斗及铲斗油缸，其特征在于，各控制手柄与电脑控制器的输入端电性连接；回转机构由回转电机驱动旋转，行走机构由行走电机或液压泵驱动行走，动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸分别连接一个液压泵，各液压泵分别与一个电机的输出端相连接，通过电机驱动液压泵工作，各电机的输入端分别与一个转速控制器的输出端相连接，各转速控制器的输入端同时与电脑控制器的输出端和蓄电池相连接，通过蓄电池给电机提供电源；各电机上分别安装有转速传感器，各液压泵上分别安装变量控制器，转速传感器的输出端与电脑控制器的输入端相连接，变量控制器的输入端与电脑控制器的输出端相连接，以实现根据电机的转速控制液压泵的动作，电脑控制器还同时连接人机界面。2.根据权利要求1所述数字化电动液压挖掘机，其特征在于，所述蓄电池和转速控制器同时还与电池管理系统相连接，通过电池管理系统控制蓄电池供应给转速控制器的电量。3.根据权利要求1所述数字化电动液压挖掘机，其特征在于，动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸采用闭式液压回路与液压泵相连接，具体结构是：液压泵与油缸之间通过进油支路和回油支路连接，进油支路连接油缸的有杆腔端，回油支路连接油缸的无杆腔端，进油支路和回油支路在靠油缸的一端分别串接有杆腔电磁换向阀和无杆腔电磁换向阀，无杆腔电磁换向阀和有杆腔电磁换向阀与电脑控制器电性连接；进油支路和回油支路之间并联有两条支路，其中一条支路上串接两个单向阀，两个单向阀之间连接有安全阀，另一条支路上串接两个单向阀，两个单向阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐忠盛，
申请(专利权)人：唐忠盛，
类型：新型
国别省市：广西;45