分布式液压驱动的挖掘机及其动力系统技术方案

本发明专利技术提供了一种分布式液压驱动的挖掘机及其动力系统，包括一控制器和一液压系统，所述液压系统包括一电源和一液压单元；所述液压单元包括一变频器、一电机、两液压泵/马达、两个二位三通阀、一液压缸和一蓄能器；所述控制器控制连接变频器；所述变频器的一端与电源连接，另一端与电机连接；所述电机的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达，每所述液压泵/马达均与一个二位三通阀、所述蓄能器连接，且两液压泵/马达彼此连接；所述两个二位三通阀分别连接于液压缸的下腔和上腔。本发明专利技术减少了传统液压流量控制阀，同时电机自身有转速反馈，减少了传感器部件，元件减少，提高了系统的鲁棒性。

Distributed hydraulic excavator and its power system

The invention provides a distributed hydraulic driven excavator and its power system, including a controller and a hydraulic system, the hydraulic system comprises a power supply and a hydraulic unit, the hydraulic unit comprises a frequency converter, a motor, two hydraulic pumps/motors, two two two-position three-way valves, a hydraulic cylinder and an accumulator. The controller controls and connects the frequency converter; one end of the frequency converter is connected with the power supply and the other end is connected with the motor; the output end of the motor drives and connects two hydraulic pumps/motors respectively, each of which is connected with a two-position three-way valve and the accumulator, and the two hydraulic pumps/motors are connected with each other; The two two digit three-way valves are respectively connected to the lower cavity and the upper cavity of the hydraulic cylinder. The invention reduces the traditional hydraulic flow control valve, and the motor itself has speed feedback, reduces the sensor components, reduces the components, and improves the robustness of the system.

【技术实现步骤摘要】
分布式液压驱动的挖掘机及其动力系统
本专利技术涉及一种分布式液压驱动的挖掘机及其动力系统。
技术介绍
随着世界范围内能源短缺和环境污染问题的日趋严重，节能减排技术是目前研究的热点。液压挖掘机是一种功率比较大的工程机械，但是其能量的总利用率较低。液压挖掘机实现节约能源、降低排放一直是业界努力追求的目标。目前的挖掘机仍然采用发动机-变量泵-多路阀-执行器的驱动系统，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，同时在该过程中存在大量的沿程损失和局部损失，即管路部分、液压阀引起的压力损失等。据报道工程机械的液压系统效率大约30％左右，大量的液压能损失后转化为热能引起系统发热，系统效率较低。因此，现有系统：发动机-变量泵-多路阀-执行器的驱动系统，集中供压力油驱动管路长，损失大；传统阀控系统效率低，不易实现混合动力驱动或纯电驱动，大量的重力势能和制动能被浪费，转化为热能，造成系统发热。
技术实现思路
为克服现有设备存在的缺陷之一，本专利技术在于提供一种分布式液压驱动的挖掘机动力系统。本专利技术是这样实现的：一种分布式液压驱动的挖掘机动力系统，包括一控制器和一液压系统，所述液压系统包括一电源和一液压单元；所述液压单元包括一变频器、一电机、两液压泵/马达、两个二位三通阀、一液压缸和一蓄能器；所述控制器控制连接变频器；所述变频器的一端与电源连接，另一端与电机连接；所述电机的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达，每所述液压泵/马达均与一个二位三通阀、所述蓄能器连接，且两液压泵/马达彼此连接；所述两个二位三通阀分别连接于液压缸的下腔和上腔。为克服现有设备存在的缺陷之二，本专利技术在于提供一种分布式液压驱动的挖掘机。本专利技术是这样实现的：一种分布式液压驱动的挖掘机，包括一动臂、一斗杆和一铲斗，还包括一控制器和一液压系统，所述液压系统包括一电源和三液压单元；每所述液压单元均包括一变频器、一电机、两液压泵/马达、两个二位三通阀、一液压缸和一蓄能器；所述控制器控制连接变频器；所述变频器的一端与电源连接，另一端与电机连接；所述电机的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达，每所述液压泵/马达均与一个二位三通阀、所述蓄能器连接，且两液压泵/马达彼此连接；所述两个二位三通阀分别连接于液压缸的下腔和上腔；所述三液压缸的活塞杆分别驱动连接所述动臂、斗杆和铲斗。本专利技术的优点在于：减少了传统液压流量控制阀，同时电机自身有转速反馈，减少了传感器部件，元件减少，提高了系统的鲁棒性。【附图说明】下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术分布式液压驱动的挖掘机动力系统的示意图。图2为本专利技术中挖掘机的结构示意图。【具体实施方式】请参阅图1和图2，一种分布式液压驱动的挖掘机动力系统100，包括一控制器(未图示)和一液压系统，在一优选实施例中，所述液压系统包括一电源12和一液压单元a；所述液压单元a包括一变频器7、一电机5、两液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)、两个二位三通阀(二位三通阀2，二位三通阀3)、一液压缸1和一蓄能器8；所述控制器控制连接变频器7；所述变频器7的一端与电源12连接，另一端与电机5连接；所述电机5的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)，每所述液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)均与一个二位三通阀(二位三通阀2，二位三通阀3)、所述蓄能器8连接，且两液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)彼此连接；所述两个二位三通阀(二位三通阀2，二位三通阀3)分别连接于液压缸1的下腔和上腔。请再参阅图1和图2，一种分布式液压驱动的挖掘机，包括一动臂、一斗杆和一铲斗，还包括一控制器和一液压系统，在另一优选实施例中，所述液压系统包括一电源12和三液压单元(即动臂液压单元9，斗杆液压单元10和铲斗液压单元11)；每所述液压单元a均包括一变频器7、一电机5、两液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)、两个二位三通阀(二位三通阀2，二位三通阀3)、一液压缸1和一蓄能器8；所述控制器控制连接变频器7；所述变频器7的一端与电源12连接，另一端与电机5连接；所述电机5的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)，每所述液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)均与一个二位三通阀(二位三通阀2，二位三通阀3)、所述蓄能器8连接，且两液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)彼此连接；所述两个二位三通阀(二位三通阀2，二位三通阀3)分别连接于液压缸1的下腔和上腔；所述三液压缸1的活塞杆分别驱动连接所述动臂、斗杆和铲斗，即动臂、斗杆和铲斗分别由三液压单元提供独立驱动。请再参阅图1，当应用本专利技术工作时，所述控制器接收通过手柄输入的控制各个液压缸1活塞杆速度的信号，并计算出控制信号，再传输到变频器7，变频器7输出相应频率的电压来控制各个电机5的转速大小和转速方向，从而来控制与其连接的两液压泵/马达(液压泵/马达4，液压泵/马达6)的输出流量的大小和方向，最终完成对各个液压缸1活塞杆的速度控制。当液压缸1伸出时，二位三通阀2和二位三通阀3打开，电源12为变频器7提供电能，变频器7输出所需频率的电压，控制电机5转速和方向，并驱动液压泵/马达4工作于泵状态，而另一液压泵/马达6于马达工况，液压泵/马达4将液压泵/马达6中和蓄能器8(低压，替代油箱)中的油液升压送到液压缸1下腔，而液压缸1上腔中的油液流到液压泵/马达6，当液压缸1的活塞杆伸出时，采用蓄能器8来平衡液压缸1两腔中的流量差(上腔输出流量<下腔输入流量)，即液压缸1上腔中的油液经液压泵/马达6后，与蓄能器8的输出油液合流供给液压泵/马达4并最终输送到液压缸1下腔中。当液压缸1的活塞杆缩回时，即液压缸1大腔中的油液经液压泵/马达4后，一部分储存到蓄能器8中，另一部分供给液压泵/马达6并最终输送到液压缸1小腔中。当液压缸1活塞杆缩回时，二位三通阀2和二位三通阀3打开，在负值负载的作用下，液压缸1下腔压力油驱动所述液压泵/马达4工作于马达状态，电机5处于发电机状态，将回馈的势能转化为电能储存到电源12中，而另一液压泵/马达6则于泵状态，油液依次回流至液压泵/马达4、液压泵/马达6，再由液压泵/马达6将油液泵送到蓄能器8。本专利技术独立的三液压单元a布置在各个液压缸1附近，极大程度缩短管路，控制器输入给变频器7的控制信号为控制电压，变频器7控制液压单元a中的电机5的转速和方向，来实现对活塞杆的控制。本专利技术更容易实现混合动力驱动或者纯电驱动，与常规动力系统相比，本专利技术更效率更高，大幅度缩短了液压管路，减少压力损失且减少泄漏点提高系统鲁棒性，按需要提供动力(无待机等)，为重力势能的回收提供了条件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式液压驱动的挖掘机动力系统，其特征在于：包括一控制器和一液压系统，所述液压系统包括一电源和一液压单元；所述液压单元包括一变频器、一电机、两液压泵/马达、两个二位三通阀、一液压缸和一蓄能器；所述控制器控制连接变频器；所述变频器的一端与电源连接，另一端与电机连接；所述电机的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达，每所述液压泵/马达均与一个二位三通阀、所述蓄能器连接，且两液压泵/马达彼此连接；所述两个二位三通阀分别连接于液压缸的下腔和上腔。

【技术特征摘要】
1.一种分布式液压驱动的挖掘机动力系统，其特征在于：包括一控制器和一液压系统，所述液压系统包括一电源和一液压单元；所述液压单元包括一变频器、一电机、两液压泵/马达、两个二位三通阀、一液压缸和一蓄能器；所述控制器控制连接变频器；所述变频器的一端与电源连接，另一端与电机连接；所述电机的输出端分别驱动连接两所述液压泵/马达，每所述液压泵/马达均与一个二位三通阀、所述蓄能器连接，且两液压泵/马达彼此连接；所述两个二位三通阀分别连接于液压缸的下腔和上腔。2.一种分布式液压驱动的挖掘机，包括一动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树忠，黄豪杰，练国富，唐一文，晏岱，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35