[发明专利]一种旋挖钻机并联式动力系统

说明书

本发明公开了一种旋挖钻机并联式动力系统，包括：发动机、分动箱、总控制器、储能单元、电机驱动子系统和液压驱动子系统。其中，电机驱动子系统与分动箱第一输出轴连接，用于为主卷扬提供动力，包括发电机、电机控制单元、电动机和减速机；液压驱动子系统与分动箱第二输出轴连接，用于为其它工作装置提供动力，包括主泵、副泵、主液压系统和副液压系统。该动力系统能够在钻杆下放时，反向拖动电动机发电，将电能回馈至发电机和储能单元，为发动机辅助提供一部分动力；同时在发动机轻载运行时，利用发电机发电，使发动机工作在燃油经济区，起到节能的目的。

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体涉及一种旋挖钻机并联式动力系统。

背景技术

旋挖钻机是一种桩工类的工程机械，凭着在各种大型桩基础施工中的卓越表现，得到越来越广泛的应用。但是，随着市场竞争的日益激烈，其油耗高、排放差的问题日益引起人们的关注。

在旋挖作业过程中，主卷扬下放非常频繁，释放出大量的重力势能，现有技术中，主卷扬系统基本上都采用开式回路的液压驱动系统，这些能量基本上都消耗在平衡阀的节流损失上，不仅浪费了能量，增加了系统的热负荷，而且降低了液压元件的使用寿命。将主卷扬下放过程中的能量存储起来再利用，提高发动机的燃油经济性，降低排放，有着十分重要的意义。

专利CN102155160A《一种混合动力旋挖钻机》中，发动机和发电机、主泵串联安装，副泵由电动机独立驱动，组成的混合动力系统具有能量回收再利用功能，但是，串联安装的结构轴向长度一般较长，对于旋挖钻机工作时振动剧烈的工况特点，不利于发电机轴、主泵轴的可靠性；副液压系统的动力经过发电机、电动机、副泵，能量转化环节较多，存在能量损失；主卷扬机构包含离合器，结构复杂。专利CN211924055U《工程机械用混合动力系统及混合动力旋挖钻机》中，发动机和发电机、主泵串联安装，同样存在可靠性问题，且动力头用电机驱动，启动瞬间的冲击力度不如液压马达驱动，导致动力头的甩土性能变差，又额外增加了施工时间。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种燃油经济性好、可靠性高、传动效率高、动力头甩土性能好的旋挖钻机并联式动力系统。

本发明是采用下述技术方案实现的：

一种旋挖钻机并联式动力系统，包括：发动机、分动箱、电机驱动子系统、液压驱动子系统、储能单元和总控制器；

发动机的输出轴与分动箱的输入轴连接，所述分动箱的输出轴包括分动箱第I输出轴和分动箱第II输出轴；

其中，电机驱动子系统与分动箱第I输出轴连接，用于实现主卷扬的上提与下放，并回收下放势能；所述电机驱动子系统包括发电机、电机控制单元、电动机和减速机；所述发电机与分动箱第I输出轴连接，所述电动机通过减速机与主卷扬同轴连接；所述储能单元通过电机控制单元分别与发电机、电动机相连接；

其中，液压驱动子系统与分动箱第II输出轴连接，用于为液压装置提供动力，所述液压驱动子系统包括泵，泵与分动箱第II输出轴同轴连接。

所述总控制器分别与发动机、泵、电机控制单元、储能单元信号连接。

在一些实施例中，所述电机控制单元分别与发电机、电动机、储能单元连接，用于检测和控制电机驱动子系统的运行状态，包括：

接收总控制器发来的主卷扬上提、下放指令后，电机控制单元相应地改变发电机、电动机的负载电流大小，从而实现主卷扬动作；

根据电能使用需求，决定发电机、电动机和储能单元三者之间的电能流向。

进一步的，根据电能使用需求，决定发电机、电动机和储能单元三者之间的电能流向，包括：

在主卷扬上提速度较快时，功率需求较大，发电机和储能单元一起为电动机供电；

在主卷扬上提速度较慢时，功率需求较小，发电机其中一部分电能供至电动机，另一部分电能为储能单元充电；