[发明专利]工程机械液电混合低能耗回转驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种液电混合低能耗回转驱动装置，特别是一种用于降低大型机械式矿山挖掘机和液压挖掘机上车回转运行中能耗的回转驱动系统，应用于具有回转驱动系统的矿山及工程机械。

背景技术

回转运动是多种类型的工程机械，如挖掘机等最频繁的工作过程，由于这类机械上车质量较大，在回转过程要不断的加速和减速制动，所以要求具有大的启动扭矩，而制动开始前机器又具有非常大的动能，如果控制方法不当，一方面会加大回转驱动的装机功率，还会产生冲击振动和大的能耗。现有采用电动机经过减速器的回转驱动方式，制动过程要通过制动电阻产生制动扭矩，回转体的动能转化为电阻的发热损失掉；采用液压马达的驱动方式，在减速制动时需要通过反向背压获得制动阻力，回转体的动能转化为液压油的热能白白损失掉，还引起液压系统发热，产生气穴等各种液压系统的缺陷，降低液压系统的寿命。由于非常频繁的回转运动，现有驱动方式会造成非常大的能量损失，还要污染环境，所以降低这部分的能耗，具有十分可观的经济和社会效益，是提升挖掘机械市场竞争力的重要措施。

现有一些降低挖掘机回转过程能耗的措施是，对电动机驱动方式，采用有源整流器，向电网馈电来存储和再利用回转体的动能，已授权的发明专利，大型矿用挖掘机交流变频调速装置及其控制系统，授权公告号CN 101457537B，就提出了这样的回转运动节能方案，存在的问题是会引起电网电压的冲击和波动，用户也不能直接得到节电的效益，这种方式必须按启动过程的峰值功率配置回转驱动装置的装机功率。对液压驱动方式，为降低能耗，可采用的方法有在原有驱动回路的基础上，增加蓄能器，吸收减速制动能量并释放再利用，如发明名称为液压挖掘机回转减速制动能量回收系统，申请公布号 CN IO1736771A的申请，就提出这样一种控制方案，存在的问题是，由于蓄能器自身油液压力按非线性变化，制动开始前蓄能器腔内压力存在不确定性，使回转台启动与减速制动时的周期不稳定，影响操作人员的操作习惯和工作效率。

目前国际上一种新的节能方式是采用混合动力供能，发明名称为混合动力挖掘机驱动及能量回收系统，申请公布号CN IO1973271A的专利申请，就提出一种混合动力挖掘机驱动及能量回收系统，为了回收再利用回转动能，在驱动回转电机变频器的直流母线上设置储能元件超级电容，将平台机械能直接转换为电能储存在储能元件中，在后一循环中实现再利用。这种方式存在的问题是，虽然相对传统的蓄电池或普通电容，超级电容具有充放电速度快、寿命长的优势，但目前这一技术仍处于发展阶段，单个储能单元耐压很低，需要多个超级电容串并联组合才能满足使用要求，体积也非常庞大，费用特别高，而其它的充放电方法又不能满足挖掘机快速加减速的性能要求。

发明内容

本发明通过对现有技术进行改进，以克服现有技术中回转系统采用能耗制动，能量效率低，向电网馈电，对电网冲击大、超级电容储能体积大、费用高、液压蓄能器直接储能影响回转制动性能等不足，并提供一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统。

为解决现有技术不足，本发明所提供的一种工程机械液电混合低能耗回转驱动系统，包括有下车体，上车回转体，回转机构和回转驱动动力源；其特征在于：在回转机构一侧设置有第Ⅱ减速器连接有能量回收液压泵/马达，所述能量回收液压泵/马达的进出油口分别与液压控制阀的第Ⅰ工作油口A和第Ⅱ工作油口B连通；液压控制阀在中位时，第Ⅰ工作油口A、第Ⅱ工作油口B以及油箱口T相互连通，压力油口P与蓄能器组的进口连同，当液压控制阀处在左边位置时，第Ⅰ工作油口A和油箱口T连通，第Ⅱ工作油口B与蓄能器组的进口连通；当控制阀处于右边位置时，第Ⅰ工作油口A与蓄能器组的进口连通，第Ⅱ工作油口B与油箱口T连通；安全阀的进油口与压力油口P和蓄能器组的进油口连通，压力传感器安装在与压力油口P和蓄能器组进口连通的液压管路上；能量回收液压泵/马达的输出轴与第Ⅱ减速器的输入轴连接，第Ⅱ减速器的输出轴与回转机构连接，驱动上车回转体相对于下车体旋转；

在回转机构另一侧通过回转驱动减速器连接有主驱动液压马达及其主驱动液压泵构成回转驱动动力源，驱动上车回转体相对于下车体旋转；