[发明专利]一种可调多功能流通试验槽平台

说明书

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，具体涉及一种采用分布式互冗余电控动力 源供能的变转速容积直驱纯电液压挖掘机驱动及能量回收系统。

背景技术

随着我国工程机械行业的巨大发展，挖掘机已成为重要的支柱产业之一。 于是，如何有效降低液压挖掘机工作中的能耗成为摆在我们面前一个亟需解决 的问题，对其动力、传动、液压等系统和能量回收技术的研究成为国内外机械 工程学科的重要研究方向和研究热点。

目前，液压挖掘机的动力源主要是内燃发动机，由其驱动液压泵并结合控 制阀实现多个液压执行机构的动作。为降低液压挖掘机的能量损失，负载敏感 及负流量控制是采用最多的技术，但其不足是负载压力较低的执行器上产生的 节流损失较大，增大了机器的能耗和发热；为了提高液压挖掘机整机的能量效 率，采用混合动力方式控制发动机运行的混合动力技术出现，这种方式较单独 内燃机驱动方式提高了效率，但由于采用集中动力源，仍存在大的节流损失和 排放污染问题。

全电驱动，将电气控制和液压控制相结合，能够降低能量损失、运行成本 和排放污染，代表着未来液压挖掘机的发展方向。2005年，日本小松公司发明 了一种采用4台伺服电机驱动8台双定量液压泵，基于闭式回路原理分别控制 动臂、斗杆、铲斗差动缸和上车回转驱动的气电型液压挖掘机(US 6962050 B2)； 2007年，日本竹内株式会社采用单电机单泵、单电机双泵和双电机双泵方案实 现了液压挖掘机的电驱动(EP 1985767 A1)；2013年，日本日立建机发明了一 种纯电液压挖掘机，共采用了5台伺服电机、4台主泵和1台补油泵，采用泵控 差动缸闭式回路结合复杂的差动缸面积差补偿回路实现了动臂、斗杆和回转的 驱动和控制(US 20130312399 A1)；同年，CN 103255790 A公开了一种共用直 流母线的电动液压挖掘机，采用泵控闭式回路结合共用直流母线实现了动臂、 斗杆的全电驱动和控制。对于上述电驱动技术，均采用泵控闭式回路控制执行 机构，所用泵必须至少具有两个以上的高压油口，成本高；同时，由于执行机 构液压缸两腔存在面积差，因此需要采用复杂的差动缸面积补偿回路来确保执 行机构液压缸正常工作，从而增加了节流损失，增大了成本；当执行机构需要 大功率输出时，其驱动电机无法满足需要。

发明内容

本发明针对全电驱动液压挖掘机存在的上述问题和不足，提供一种变转速 容积直驱纯电液压挖掘机驱动及能量回收系统，采用开式控制回路，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 独立可调，可适应系统的各种不对称特性，四象限运行。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

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、 斗杆液压缸、铲斗液压缸、回转马达、左行走马达、右行走马达、共用直流母 线、总电源开关、整流器、平滑电容、DC-DC变换器和蓄电池，它还包括驱动 控制回路；所述驱动控制回路包括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、序号依次为Ⅰ到Ⅷ的第Ⅰ-第Ⅷ两位两通阀、第Ⅰ 和第Ⅱ两位三通阀、第Ⅰ和第Ⅱ蓄能器；所述A、B和C动力源均包括液压泵、 电动发电机及逆变器，逆变器的输入端均与直流母线连接，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；