[发明专利]一种可调多功能流通试验槽平台

摘要

本发明公开了一种变转速容积直驱纯电液压挖掘机驱动及能量回收系统，其驱动控制回路包括A动力源、B动力源、C动力源、动臂缸控制阀组、斗杆缸控制阀组、铲斗控制阀、回转控制阀、回转马达控制阀组、左行走控制阀、右行走控制阀、八个两位两通阀、第Ⅰ和第Ⅱ两位三通阀、第Ⅰ和第Ⅱ蓄能器，驱动控制回路采用开式控制的容腔独立的变转速泵控容积直驱回路，液压缸的两腔各由一个动力源控制，各腔的压力和流量通过电机的转速、转矩控制方式独立调节。本发明公开的变转速容积直驱纯电液压挖掘机驱动系统可四象限运行，具有能效高、集成性高、功耗低、动力源冗余以及无需先导油源、噪声低、动势能回收一体化等多方面的技术优势。

主权项

变转速容积直驱纯电液压挖掘机驱动及能量回收系统，包括动臂液压缸(1)、斗杆液压缸(2)、铲斗液压缸(3)、回转马达(4)、左行走马达(5)、右行走马达(6)、共用直流母线(7)、总电源开关(8)、整流器(9)、平滑电容(10)、DC‑DC变换器(11)和蓄电池(12)，其特征在于：它还包括驱动控制回路；所述驱动控制回路包括A动力源(13)、B动力源(14)、C动力源(15)、动臂缸控制阀组(16)、斗杆缸控制阀组(17)、回转马达控制阀组(18)、铲斗控制阀(20)、回转控制阀(21)、左行走控制阀(22)、右行走控制阀(23)、第Ⅰ—第Ⅷ两位两通阀(24～31)、第Ⅰ和第Ⅱ两位三通阀(32、33)、第Ⅰ和第Ⅱ蓄能器(34、35)；所述A、B和C动力源均包括液压泵(40)、电动发电机(39)及逆变器(38)，逆变器的输入端与直流母线连接，逆变器的输出端连接所驱动电动发电机，电动发电机连接所驱动液压泵；所述动臂缸控制阀组、斗杆缸控制阀组及回转马达控制阀组均由A、B、C和D两位两通阀组成，A两位两通阀和D两位两通阀的一个油口均与油箱连接，另一个油口分别与B两位两通阀的一个油口和C两位两通阀的一个油口连通，B两位两通阀的另一个油口与C两位两通阀的另一个油口连通，从A、B两位两通阀连接的管路上引出一条油路分别与动臂液压缸的有杆腔、斗杆液压缸的有杆腔及回转马达的第一油口连接；从C、D两位两通阀连接的管路上引出一条油路分别与动臂液压缸的无杆腔、斗杆液压缸的无杆腔及回转马达的第二油口连接；所述的A动力源中液压泵的第一工作油口连接第Ⅰ两位三通阀的第一油口，第Ⅰ两位三通阀的第二和第三油口分别连接第Ⅰ蓄能器和油箱；A动力源中液压泵的第二工作油口与左行走控制阀的第一油口、铲斗控制阀的第一油口、动臂缸控制阀组中B两位两通阀和C两位两通阀连接的管路以及第Ⅳ、第Ⅴ两位两通阀的第一油口连接；所述的B动力源中液压泵的进油口与油箱连接，其出油口与第Ⅴ两位两通阀的第二油口连接；同时，B动力源中液压泵的出油口与斗杆缸控制阀组和回转马达控制阀组中B两位两通阀和C两位两通阀连接的管路以及右行走控制阀的第一油口连接，还与第Ⅵ两位两通阀的第一油口相连；B动力源中液压泵的出油口还通过第Ⅶ两位两通阀与第Ⅱ蓄能器连接；所述的C动力源中液压泵的第一工作油口连接第Ⅱ两位三通阀的第一油口，第Ⅱ两位三通阀的第二和第三油口分别连接第Ⅱ蓄能器和油箱；C动力源中液压泵的第二工作油口与第Ⅵ两位两通阀的第二油口相连，还与第Ⅰ两位两通阀、第Ⅱ两位两通阀的第二油口以及回转控制阀的第一油口相连；同时，C动力源中液压泵的第二工作油口分别通过第Ⅷ两位两通阀和第Ⅳ两位两通阀与第Ⅱ蓄能器和A动力源中液压泵的第二工作油口连接；第Ⅰ两位两通阀和第Ⅱ两位两通阀的第一油口分别与动臂液压缸和斗杆液压缸的有杆腔连通；所述回转控制阀的第二和第三油口分别与回转马达的两个油口连接；所述的左行走马达、右行走马达的工作油口分别与左行走控制阀和右行走控制阀连接；所述第Ⅲ两位两通阀的第一工作油口与斗杆液压缸的无杆腔连接，第Ⅲ两位两通阀的第二工作油口与第Ⅱ两位两通阀的第一工作油口连接；所述的动臂液压缸、斗杆液压缸和回转马达的控制回路均为容腔独立的变转速泵控容积直驱回路，所述的A动力源为左行走马达、铲斗液压缸和动臂液压缸供油；所述的B动力源为斗杆液压缸、回转马达和右行走马达供油；通过控制第Ⅳ、第Ⅴ、第Ⅵ两位两通阀的通断，所述的C动力源可以为左行走马达、铲斗液压缸、动臂液压缸、斗杆液压缸、回转马达及右行走马达供油；所述的A、B和C动力源冗余控制为：所述动臂液压缸的有杆腔和无杆腔两腔可分别由A动力源或C动力源或A、C动力源的组合和B动力源或C动力源或B、C动力源的组合控制；所述斗杆液压缸的有杆腔和无杆腔两腔可分别由B动力源或C动力源或B、C动力源的组合和B动力源或C动力源或B、C动力源的组合控制；通过调节第Ⅲ两位两通阀的通断，斗杆液压缸的有杆腔和无杆腔中的油液可以直接连通；所述的动臂液压缸、斗杆液压缸和回转马达的控制回路也是主被动复合能量回收回路，当第Ⅰ和第Ⅱ蓄能器内压力低于蓄能器设定的最低值时，所述动臂液压缸、斗杆液压缸的势能和回转马达制动的动能通过接通第Ⅳ‑第Ⅷ两位两通阀存入第Ⅰ或第Ⅱ蓄能器内；当第Ⅰ和第Ⅱ蓄能器内压力达到蓄能器设定的最高值时，动臂液压缸、斗杆液压缸的势能和回转马达制动的动能经过电动发电机转化为电能存入直流母线；向第Ⅰ或第Ⅱ蓄能器、直流母线中储能也可以同时进行；系统能量在蓄能器、直流母线、电动发电机之间传递、转换，也可通过控制A、B或C动力源驱动负载；所述的A、B和C动力源能量回收的冗余控制为：当电动发电机回收能量时为发电机，A动力源、B动力源及C动力源可以单独，也可以任意组合实现动臂液压缸、斗杆液压缸势能和回转马达制动动能的能量回收。