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一種混合動力系統及混凝土泵送設備.pdf

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一種 混合 動力 系統 混凝土泵 設備
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摘要
申請專利號:

CN201310684193.2

申請日:

2013.12.13

公開號:

CN103670997A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F04B 17/00申請日:20131213|||公開
IPC分類號: F04B17/00; F04B15/02 主分類號: F04B17/00
申請人: 中聯重科股份有限公司
發明人: 陳祺; 萬梁; 王佳茜
地址: 410013 湖南省長沙市岳麓區銀盆南路361號
優先權:
專利代理機構: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291 代理人: 黃志華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310684193.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.06.29|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種混合動力系統及混凝土泵送設備,該混合動力系統包括柴油發動機、液壓泵、液壓馬達和分動箱,其中,柴油發動機和液壓馬達分別與分動箱的兩個輸入軸連接,液壓泵與分動箱的一個輸出軸連接,分動箱的另一個輸出軸連接有主泵、恒壓泵和齒輪泵;還包括第一蓄能器,液壓馬達的進油口和液壓泵的出油口分別通過開關控制閥與第一蓄能器連通;液壓馬達的出油口和液壓泵的進油口分別與油箱連通。本發明的有益效果為:通過液壓泵和液壓馬達調整柴油發動機的負荷,使柴油發動機的轉速比較穩定,改善了柴油發動機在變工況時,負荷增加較大而導致熄火的情況,提高了柴油發動機的使用壽命,保證了整個泵送設備能夠在不同的工況下穩定的工作。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于混凝土泵送設備的混合動力系統,其特征在于,包括柴油發動機、液壓泵、液壓馬達和具有兩個輸入軸和兩個輸出軸的分動箱,其中,所述柴油發動機和所述液壓馬達分別與所述分動箱的兩個輸入軸連接,所述液壓泵與所述分動箱的一個輸出軸連接,所述分動箱的另一個輸出軸連接有主泵、恒壓泵和齒輪泵;還包括第一蓄能器,所述液壓馬達的進油口和所述液壓泵的出油口分別通過第一開關控制閥和第二開關控制閥與所述第一蓄能器連通;所述液壓馬達的出油口和所述液壓泵的進油口分別與油箱連通。

2.  如權利要求1所述的混合動力系統,其特征在于,所述第一開關控制閥和所述第二開關控制閥均為二位二通電磁閥,所述第一開關控制閥的第一油口與所述液壓馬達連通,第二油口與第一蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第一開關控制閥得電時,所述液壓馬達與所述第一蓄能器連通,在所述第一開關控制閥斷電時,所述液壓馬達與所述油箱連通;所述第二開關控制閥的第一油口與所述液壓泵連通,第二油口與所述蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第二開關控制閥得電時,所述液壓泵與所述第一蓄能器連通;在所述第二開關控制閥斷電時,所述液壓泵與所述油箱連通。

3.  如權利要求1或2所述的混合動力系統,其特征在于,還包括第二蓄能器,所述液壓馬達的出油口和所述液壓泵的進油口分別通過第三開關控制閥和第四開關控制閥與所述第二蓄能器連通,且所述第二蓄能器的油壓低于第一蓄能器的油壓。

4.  如權利要求3所述的混合動力系統,其特征在于,所述第三開關控制閥和所述第四開關控制閥均為二位二通電磁閥,且所述第三開關控制閥的第一油口與所述液壓馬達連通,第二油口與所述第二蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第三開關控制閥得電時,所述液壓馬達與所述第二蓄能器連通,在所述第三開關控制閥斷電時,所述液壓馬達與所述油箱連通;所述第四開關控制閥的第一油口與所述液壓泵連通,第二油口與所述第二蓄能器連通,第三 油口與油箱連通,在所述第三開關控制閥得電時,所述液壓泵與所述第二蓄能器連通,在所述第三開關控制閥斷電時,所述液壓泵與所述第二蓄能器連通。

5.  如權利要求4所述的混合動力系統,其特征在于,還包括與所述第一開關控制閥、第二開關控制閥、第三開關控制閥和第四開關控制閥信號連接的控制器,所述控制器在所述柴油發動機的轉速高于所述柴油發動機的上限轉速時,控制第二開關控制閥和第四開關控制閥得電,液壓泵將第二蓄能器的油壓入第一蓄能器;在所述柴油發動機的轉速低于所述柴油發動機的下限轉速時,控制第一開關控制閥和第三開關控制閥得電,第一蓄能器內的液壓油流向第二蓄能器內并帶動所述液壓馬達轉動。

6.  一種混凝土泵送設備,其特征在于,包括上述如權利要求1~5任一項所述的混合動力系統。

說明書

說明書一種混合動力系統及混凝土泵送設備
技術領域
本發明涉及工程機械的技術領域,尤其涉及到一種混合動力系統及混凝土泵送設備。
背景技術
混凝土泵送設備一般由泵送、分配、攪拌清洗等系統構成,如圖1所示。泵送系統由泵送油泵,泵送閥組,泵送油缸和砼缸等組成,泵送油泵提供壓力油通過泵送閥組驅動泵送油缸,泵送油缸活塞伸縮帶動砼缸內活塞伸縮,實現將料斗中的混凝土吸入和壓出砼缸。分配系統由分配油泵,分配閥組,分配油缸和S閥等組成,分配油泵提供壓力油通過分配閥組驅動分配油缸,分配油缸活塞伸縮帶動S閥擺動,實現砼缸與料斗或砼管聯接。攪拌清洗系統由攪拌清洗油泵,攪拌閥組,清洗閥組,攪拌馬達,清洗馬達,攪拌機構和清洗機構等組成,攪拌清洗油泵提供壓力油通過攪拌閥組驅動攪拌馬達,攪拌馬達運動帶動攪拌機構運動,用于攪拌料斗內的混凝土;攪拌清洗油泵提供壓力油通過清洗閥組驅動清洗馬達,清洗馬達運動帶動清洗機構運動,用于清洗泵車。
目前國內外同行業,混凝土泵送設備基本上都采用單一的動力系統同時驅動泵送、分配、攪拌清洗等液壓系統,如圖2所示。柴油發動機的輸出軸連接在分動箱的輸入軸,分動箱的輸出軸連接有主泵、恒壓泵和齒輪泵,在工作時,需要那個泵輸出時,該泵即可連接上負載并在柴油發動機的帶動下開始工作,此時其他泵空載轉動,不作輸出。
混凝土泵送設備在泵送混凝土時,由于混凝土泵送設備的特性,柴油發動機轉速會呈周期性上升和下降,這會增加柴油發動機油耗,惡化柴油發動機排放性和縮短柴油發動機壽命。在泵送混凝土時,若發動機轉速下降到一定程度, 發動機由于固有特性不能及時提升轉速,將導致發動機熄火,影響混凝土泵送設備的正常工作,降低了混凝土泵送設備的工作效率。
發明內容
本發明提供了一種混凝土泵送設備的混合動力系統,用以解決現有技術中存在混凝土泵送設備的工作效率。
本發明提供了一種用于混凝土泵送設備的混合動力系統,該混合動力系統包括柴油發動機、液壓泵、液壓馬達和具有兩個輸入軸和兩個輸出軸的分動箱,其中,所述柴油發動機和所述液壓馬達分別與所述分動箱的兩個輸入軸連接,所述液壓泵與所述分動箱的一個輸出軸連接,所述分動箱的另一個輸出軸連接有主泵、恒壓泵和齒輪泵;還包括第一蓄能器,所述液壓馬達的進油口和所述液壓泵的出油口分別通過第一開關控制閥和第二開關控制閥與所述第一蓄能器連通;所述液壓馬達的出油口和所述液壓泵的進油口分別與油箱連通。
上述技術方案中,在柴油發動機高速轉動時,通過液壓泵增大柴油發動機的負荷,降低柴油發動機的轉速,在柴油發動機低速轉動時,通過液壓泵分擔柴油發動機的負荷,提高了柴油發動機的轉動,從而保證了在不同的工況下,柴油發動機的轉速比較穩定,改善了柴油發動機在變工況時,由于負荷改變量較大而造成的柴油發動機熄火的情況,提高了柴油發動機的使用壽命,同時,保證了整個泵送設備能夠在不同的工況下穩定的工作。
優選的,所述第一開關控制閥和所述第二開關控制閥均為二位二通電磁閥,所述第一開關控制閥的第一油口與所述液壓馬達連通,第二油口與第一蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第一開關控制閥得電時,所述液壓馬達與所述第一蓄能器連通,在所述第一開關控制閥斷電時,所述液壓馬達與所述油箱連通;所述第二開關控制閥的第一油口與所述液壓泵連通,第二油口與所述蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第二開關控制閥得電時,所述液壓泵與所述第一蓄能器連通;在所述第二開關控制閥斷電時,所述液壓泵與 所述油箱連通。通過第一開關控制閥和第二開關控制閥實現了對液壓馬達和液壓泵與第一蓄能器或油箱連通的控制。
優選的,還包括第二蓄能器,所述液壓馬達和所述液壓泵分別通過第三開關控制閥和第四開關控制閥與所述第二蓄能器連通,且所述第二蓄能器的油壓低于第一蓄能器的油壓。通過第一蓄能器和第二蓄能器的油壓差來實現對液壓泵或液壓馬達在增大或分擔柴油發動機的負荷量。
優選的,所述第三開關控制閥和所述第四開關控制閥均為二位二通電磁閥,且所述第三開關控制閥的第一油口與所述液壓馬達連通,第二油口與所述第二蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第三開關控制閥得電時,所述液壓馬達與所述第二蓄能器連通,在所述第三開關控制閥斷電時,所述液壓馬達與所述油箱連通;所述第四開關控制閥的第一油口與所述液壓泵連通,第二油口與所述第二蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在所述第三開關控制閥得電時,所述液壓泵與所述第二蓄能器連通,在所述第三開關控制閥斷電時,所述液壓泵與所述第二蓄能器連通。通過第三開關控制閥和第四開關控制閥實現了對液壓馬達和液壓泵與第二蓄能器或油箱的連通控制。
優選的,還包括與所述第一開關控制閥、第二開關控制閥、第三開關控制閥和第四開關控制閥信號連接的控制器所述控制器在所述柴油發動機的轉速高于所述柴油發動機的上限轉速時,控制第二開關控制閥和第四開關控制閥得電,液壓泵將第二蓄能器的油壓入第一蓄能器;在所述柴油發動機的轉速低于所述柴油發動機的下限轉速時,控制第一開關控制閥和第三開關控制閥得電,第一蓄能器內的液壓油流向第二蓄能器內并帶動所述液壓馬達轉動。通過控制電器對第一開關控制閥、第二開關控制閥、第三開關控制閥和第四開關控制閥的控制,實現了對液壓馬達和液壓泵分擔或增大柴油發動機的負荷的調整,實現了自動化控制。
本發明還提供了一種混凝土泵送設備,該混凝土泵送設備包括上述任一種混合動力系統。
上述技術方案中,在不同的工況下,通過液壓泵分擔柴油發動機的負荷,提高了柴油發動機的轉動,從而保證了在不同的工況下,柴油發動機的轉速比較穩定,改善了柴油發動機在變工況時,由于負荷改變量較大而造成的柴油發動機熄火的情況,提高了柴油發動機的使用壽命,同時,保證了整個泵送設備能夠在不同的工況下穩定的工作。
附圖說明
圖1為現有技術中混凝土泵送設備的結構框圖;
圖2為現有技術中混凝土泵送設備的動力設備的結構框圖;;
圖3為本發明實施例提供的混合動力系統的結構框圖;
圖4為本發明實施例提供的液壓泵和液壓馬達空轉時的連接示意圖;
圖5為本發明實施例提供的液壓泵與第一蓄能器連通時的連接示意圖;
圖6為本發明實施例提供的液壓馬達與第一蓄能器連通時的連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明,并不用于限制本發明。
如圖3和圖4所示,圖3示出了本發明實施例提供的一種用于混凝土泵送設備的混合動力系統的結構框圖,圖4示出了液壓泵和液壓馬達空轉時的連接結構。
本發明實施例提供了一種用于混凝土泵送設備的混合動力系統,該混合動力系統包括柴油發動機、液壓泵8、液壓馬達7和具有兩個輸入軸和兩個輸出軸的分動箱9,其中,所述柴油發動機和所述液壓馬達7分別與所述分動箱9的兩個輸入軸連接,所述液壓泵8與所述分動箱9的一個輸出軸連接,所述分動箱9的另一個輸出軸連接有主泵、恒壓泵和齒輪泵;還包括第一蓄能器1,所述液壓馬達7的進油口和所述液壓泵8的出油口分別通過第一開關控制閥3 和第二開關控制閥4與所述第一蓄能器1連通;所述液壓馬達7的出油口和所述液壓泵8的進油口分別與油箱連通。
在上述實施例中,采用具有兩個輸入軸和兩個輸出軸的分動箱9來將柴油發動機的輸出功率進行分配,繼續參考圖4,在柴油發動機的轉速位于柴油發動機的下限轉速和上限轉速之間時,液壓馬達7和液壓泵8空轉,在柴油發動機的轉速高于柴油發動機的上限轉速時,打開第二開關控制閥4,分動箱9帶動液壓泵8做功,將液壓油壓入到第一蓄能器1中,此時,液壓馬達7空轉;在柴油發動機的轉速低于其下限轉速時,打開第一開關控制閥3,第一蓄能器1的液壓油帶動液壓泵8轉動,液壓泵8輸出量通過分動箱9傳動到主泵上,此時,液壓泵8空轉。通過在柴油發動機的輸出量高于泵送設備的需求量時(柴油發動機的轉速高于其上限轉速),將柴油發動機輸出的多余的功率帶動液壓泵8,將能量存儲在第一蓄能器1中,此時,由于柴油發動機帶動的負荷增大,柴油發動機的轉速下降;在柴油發動機的輸出量低于泵送設備的需求量時(柴油發動機的轉速低于其下限轉速),將第一蓄能器1內存儲的能量通過液壓馬達7輸出到泵送設備中,此時,由于液壓馬達7也對泵送設備做功,從而減小了柴油發動機的負荷,柴油發動機的轉速上升。保證了在不同的工況下,柴油發動機的轉速比較穩定,改善了柴油發動機在變工況時,由于負荷改變量較大而造成的柴油發動機熄火,提高了柴油發動機的使用壽命,同時,保證了在整個泵送設備能夠在不同的工況下穩定的工作。
其中的,第一開關控制閥3和第二開關控制閥4均為二位二通電磁閥,第一開關控制閥3的第一油口與液壓馬達7連通,第二油口與第一蓄能器1連通,第三油口與油箱連通,在第一開關控制閥3得電時,液壓馬達7與第一蓄能器1連通,在第一開關控制閥3斷電時,液壓馬達7與油箱連通;第二開關控制閥4的第一油口與液壓泵8連通,第二油口與蓄能器連通,第三油口與油箱連通,在第二開關控制閥4得電時,液壓泵8與第一蓄能器1連通;在第二開關控制閥4斷電時,液壓泵8與油箱連通。在柴油發動機的轉速位于其上限轉速 和下限轉速之間時,第一開關控制閥3和第二開關控制閥4均斷電,此時,液壓泵8以及液壓馬達7的輸入口和輸出口均與油箱連通,液壓馬達7和液壓泵8空轉。在柴油發動機的轉速高于其上限轉速時,第一開關控制閥3斷電,第二開關控制閥4得電,液壓泵8的輸入口和油箱連通,液壓泵8的輸出口和第一蓄能器1連通,分動箱9帶動液壓泵8做功,將液壓油壓入到第一蓄能器1中;在柴油發動機的轉速低于其下限轉速時,第一開關控制閥3得電,第二開關控制閥4斷電,第一蓄能器1內的液壓油帶動液壓馬達7工作,分擔柴油發動機的負荷。
作為一種優選方案,液壓馬達7和液壓泵8分別通過第三開關控制閥5和第四開關控制閥6與第二蓄能器2連通,且第二蓄能器2的油壓低于第一蓄能器1的油壓。較佳的,第二蓄能器2的油壓為負壓,使得第一蓄能器1和第二蓄能器2的壓差較大。
一并參考圖5和圖6,圖5和圖6分別示出了液壓泵和液壓馬達分別與第一蓄能器連通時的結構,其中的第三開關控制閥5和第四開關控制閥6均為二位二通電磁閥,且第三開關控制閥5的第一油口與液壓馬達7連通,第二油口與第二蓄能器2連通,第三油口與油箱連通,在第三開關控制閥5得電時,液壓馬達7與第二蓄能器2連通,在第三開關控制閥5斷電時,液壓馬達7與油箱連通;第四開關控制閥6的第一油口與液壓泵8連通,第二油口與第二蓄能器2連通,第三油口與油箱連通,在第三開關控制閥5得電時,液壓泵8與第二蓄能器2連通,在第三開關控制閥5斷電時,液壓泵8與第二蓄能器2連通。此時,在第一開關控制閥3得電時,第三開關控制閥5也可以同時得電或斷電,在第三開關控制閥5也同時得電時,第一蓄能器1和第二蓄能器2連通,由于第一蓄能器1和第二蓄能器2之間存在較大的油壓差,因此,液壓油做功較大,即液壓馬達7的輸出功率較高,分擔的柴油發動機的負荷較大;同理,在第二開關控制閥4得電時,第四開關控制閥6也可以同時得電或斷電,較佳的,在第二開關控制閥4得電時,第四開關控制閥6也得電,此時,第一蓄能器1和 第二蓄能器2連通,在將第二蓄能器2內的液壓油壓入到第一蓄能器1時,需要液壓泵8做功較大,即增大了柴油發動機的負荷,降低了柴油發動機的轉速。
具體的,為了提高整個系統的自動化程度,該系統還設置了一控制器,該控制器與第一開關控制閥3、第二開關控制閥4、第三開關控制閥5和第四開關控制閥6信號連接,所述控制器在所述柴油發動機的轉速高于所述柴油發動機的上限轉速時,控制第二開關控制閥4和第四開關控制閥6得電,液壓泵8將第二蓄能器2的油壓入第一蓄能器1;在所述柴油發動機的轉速低于所述柴油發動機的下限轉速時,控制第一開關控制閥3和第三開關控制閥5得電,第一蓄能器1內的液壓油流向第二蓄能器2內并帶動所述液壓馬達7轉動,液壓馬達7分擔柴油發動機的負荷。控制器在控制液壓泵8和液壓馬達7時,具體如下:
步驟一:柴油發動機掛上檔位開始工作,獲取柴油發動機在該檔位的上限轉速nmax和下限轉速nmin;
步驟二:獲取柴油發動機的轉速n;
步驟三:檢測轉速n與上限轉速nmax和下限轉速nmin的大小;在n>namx時,執行步驟四;在n<nmin時,執行步驟五;
步驟四:控制第二開關控制閥4和第四開關控制閥6得電;分動箱9帶動液壓泵8將第二蓄能器2內的液壓油壓入到第一蓄能器1內;
步驟五:控制第一開關控制閥3和第三開關控制閥5得電:在第一蓄能器1內的液壓油流入到第二蓄能器2內,并帶動液壓馬達7轉動,分擔柴油發動機的負荷。
通過上述控制可以看出,在柴油發動機處于高速或低速轉動時,通過液壓泵8或液壓馬達7增大或減小柴油發動機的負荷,使得柴油發動機能夠保持一個恒定的轉速,避免了發動機在混凝土泵送設備突然轉換工況時,出現負荷突然增大,柴油發動機熄火的情況,同時,提高了柴油發動機的使用壽命,保證了混凝土泵送設備能夠在不同的工況下穩定的工作。
本發明實施例還提供了一種混凝土泵送設備,該混凝土泵送設備包括上述任一種混合動力系統。該混合動力系統在柴油發動機高速轉動時,通過液壓泵8增大柴油發動機的負荷,降低柴油發動機的轉速,在柴油發動機低速轉動時,通過液壓泵8分擔柴油發動機的負荷,提高了柴油發動的轉速,從而保證了在不同的工況下,柴油發動機的轉速比較穩定,改善了柴油發動機在變工況時,由于負荷改變量較大而造成的柴油發動機熄火,提高了柴油發動機的使用壽命,同時,保證了在整個泵送設備能夠在不同的工況下穩定的工作。
顯然,本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣,倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內,則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。

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