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油电双动力液压挖掘机独立散热系统

文献发布时间:2023-06-19 13:45:04


油电双动力液压挖掘机独立散热系统

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域,特别是涉及到一种油电双动力液压挖掘机独立散热系统。

背景技术

油电双动力液压挖掘机结合发动机与电动机两者优点,发动机和电动机彼此独立驱动液压系统与执行系统,电动机拖动挖掘机作业,在无电网工况,柴油机驱动挖掘机作业。油电双动力液压挖掘机相比常规挖掘机,环境污染小、作业成本低、便于转场。

油电双动力液压挖掘机分别由发动机、电动机单独驱动,其散热系统由发动机、电动机分别单独驱动风扇冷却整体散热器,此整体散热器包括水冷、液压油冷、中冷,中冷在最前端,水冷及液压油冷在后,油冷和水冷并联,再与中冷串联构成传统整体式散热系统(也称两并一串)。

此油电双动力液压挖掘机散热系统采用两并一串(水散与液压油散并联,再串联中冷)结构形式,散热器芯体面积大,与之相配大直径风扇,易造成风扇叶尖线速度大、噪音大、安全系数不高。基于此种现状,对散热器两并一串结构进行技术升级创新,把水冷散热总成、液压油冷两并联结构分开布局独立散热。

在申请号:CN202021648557.3的中国专利申请中,涉及到一种混合动力液压挖掘机冷却系统及混合动力液压挖掘机。该实用新型提供的混合动力液压挖掘机冷却系统,其包括:散热装置、输送装置及多个第一冷却支路,多个第一冷却支路并联连通;第一冷却支路上串联连通有第一需冷却装置及与第一需冷却装置相配套的第一控制器;输送装置与散热装置相连通,且输送装置用于驱动冷却介质经过散热装置以及各个第一冷却支路。该混合动力液压挖掘机,其包括所述的混合动力液压挖掘机冷却系统。

在申请号:CN201210042707.X的中国专利申请中,涉及到一种混合动力液压挖掘机及其冷却系统。该混合动力液压挖掘机冷却系统包括:发动机(10);发动机风扇(11),与发动机(10)驱动连接;集成散热系统(20),设置在发动机风扇(11)的出风方向上,包括冷却装置(24);泵体(30),与冷却装置(24)通过管路串联,泵体(30)驱动冷却介质在管路内循环流动;被冷却装置(40),串联设置在泵体(30)和冷却装置(24)之间的管路上。

在申请号:CN201210441957.0的中国专利申请中,涉及到一种挖掘机用冷却系统及挖掘机,属于冷却系统技术领域。该系统包括发动机、和所述发电机连接的带有动力输出装置口的主泵、油箱、风扇马达、与所述风扇马达连接的风扇、用所述风扇冷却的散热器和中冷器,还包括动力调速装置、分动箱、风扇变量泵,所述主泵和所述动力调速装置均与所述分动箱输入端连接,所述分动箱输出端连接所述风扇变量泵,所述风扇变量泵和所述风扇马达连接,所述风扇变量泵连接所述油箱。

在申请号:CN201320025407.0的中国专利申请中,涉及到一种挖掘机散热系统及包括该系统的挖掘机。挖掘机散热系统包括控制器、温度传感器、发动机、比例电磁阀、冷却泵、液压马达组及散热器组,冷却泵包括第一冷却泵和第二冷却泵,液压马达组包括第一液压马达组和第二液压马达组,散热器组包括第一散热器组和第二散热器组,第一冷却泵连接第一液压马达组和第一散热器组;第二冷却泵连接第二液压马达组和第二散热器组;控制器输出第一控制信号,控制第一冷却泵排量,调节第一液压马达组输出功率及驱动第一散热器组散热;控制器输出第二控制信号,控制第二冷却泵排量,调节第二液压马达组输出功率及驱动第二散热器组散热。

以上现有技术均与本发明有较大区别,未能解决我们想要解决的技术问题,为此我们发明了一种新的油电双动力液压挖掘机独立散热系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效解决了油电双动力液压挖掘机传统散热系统水温、液压油温过高及风扇噪声大等问题的油电双动力液压挖掘机独立散热系统。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现:油电双动力液压挖掘机独立散热系统,该油电双动力液压挖掘机独立散热系统包括第一主泵、发动机、第二主泵、电动机、液压油独立散热器,该发动机与该第一主泵连接,驱动该第一主泵所属第一风扇泵,从而驱动该液压油独立散热器所属风扇马达,带动液压油冷却风扇转动,冷却该液压油独立散热器;该电动机与该第二主泵连接,驱动该第二主泵所属第二风扇泵,从而驱动该液压油独立散热器所属该风扇马达,带动该液压油冷却风扇转动,冷却该液压油独立散热器。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现:

该电动机自身配置电动机冷却风扇,该电动机冷却风扇与该电动机主轴相连接在一起,同该电动机转速同步,以冷却该电动机,降低该电动机温度。

油电双动力液压挖掘机独立散热系统还包括水散热器,该水散热器连接于该发动机,该发动机自带风扇冷却该水散热器,使该发动机保持合理的热平衡。

该油电双动力液压挖掘机独立散热系统还包括液压油箱,该第一风扇泵和该第二风扇泵分别连接于该液压油箱,以从该液压油箱吸液压油。

该发动机、该电动机、该液压油箱、该液压油独立散热器、该水散热器,该第一主泵和该第二主泵均放置固定于该回转平台上部。

该油电双动力液压挖掘机独立散热系统还包括液压油温度传感器和控制器,该液压油温度传感器位于该液压油箱的底侧部位,以检测该液压油箱内液压油温度并传输给该控制器,该控制器根据液压油温度信息调整该第一风扇泵和该第二风扇泵的转速,随之改变该风扇马达转速,以此调节该液压油独立散热器的温度。

该油电双动力液压挖掘机独立散热系统还包括换向阀和第一电磁比例阀,该换向阀连接于该第一风扇泵和该风扇马达,该第一风扇泵吸入该液压油箱的油液,流经该第一换向阀,驱动该风扇马达转动,从而带动该液压油冷却风扇转动,随后液压油经过滤器流入该液压油箱,该第一电磁比例阀连接于该控制器和该第一风扇泵,用于调节该第一风扇泵的斜盘倾斜角度,以改变其自身排量。

该换向阀控制该风扇马达的正反转,该液压油冷却风扇正转吸风散热,反转吹风除尘。

该控制器依据液压油温度信息,计算、输出电流值,该第一电磁比例阀根据电流大小调节该第一电磁比例阀阀芯开度,改变该第一电磁比例阀的先导油压,从而调节斜盘角度,该第一风扇泵排量改变,排量改变后该第一风扇泵输出流量改变;该第一风扇泵流量改变后该风扇马达转速改变,该液压油冷却风扇转速随之改变;该液压油冷却风扇转速改变后,油温开始变化;该液压油温传感器将采集到的液压油温度信息再次传送给该控制器,该控制器经过计算输出新的电流值。

该油电双动力液压挖掘机独立散热系统还包括第二电磁比例阀,该换向阀连接于该第二风扇泵和该风扇马达,该第二风扇泵吸入该液压油箱的油液,流经该换向阀,驱动该风扇马达转动,从而带动该液压油冷却风扇转动,随后液压油经过滤器流入该液压油箱,该第二电磁比例阀连接于该控制器和该第二风扇泵,根据电流大小调节该第二电磁比例阀阀芯开度,改变该第二电磁比例阀的先导油压,从而调节斜盘角度,该第二风扇泵排量改变,排量改变后该第二风扇泵输出流量改变。

该换向阀控制该风扇马达的正反转,该液压油冷却风扇正转吸风散热,反转吹风除尘。

该控制器依据液压油温度信息,计算、输出电流值,该第二电磁比例阀根据电流大小调节阀芯开度控制先导压力;先导压力改变后该第二风扇泵排量改变,排量改变后该第二风扇泵输出流量改变;该第二风扇泵流量改变后该风扇马达转速改变,该液压油冷却风扇转速随之改变;该液压油冷却风扇转速改变后,油温开始变化;该液压油温传感器将采集到的液压油温度信息再次传送给该控制器,该控制器经过计算输出新的电流值。

本发明中的油电双动力液压挖掘机独立散热系统,经热平衡测试,测试结果水温、液压油温、中冷温度、燃油温度、机舱温度等方面均满足要求,有效解决了油电双动力液压挖掘机传统散热系统水温、液压油温过高及风扇噪声大等问题,使用效果达到预期设计要求。该电双动力液压挖掘机独立散热系统,在35~37℃环境温度下热平衡测试,测试结果:水温83~ 85℃、液压油温70~74℃、中冷温度60~65℃、燃油温度70℃、机舱温度 72℃、风扇噪声65~80db(A),测试结果均达到最佳标准数值范围,满足使用要求,适应各种极端工况和高温环境中作业施工,散热功能达到预期效果,有效解决了油电双动力液压挖掘机传统散热系统水温、液压油温过高及风扇噪声大等问题,使用效果达到预期设计要求。

附图说明

图1为本发明的油电双动力液压挖掘机独立散热系统的一具体实施的结构图;

图2为本发明的一具体实施例中液压油独立散热器独立散热原理图;

图3为本发明的一具体实施例中风扇马达系统控制流程示意图。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

如图1所示,图1为本发明的油电双动力液压挖掘机独立散热系统的结构图。

该油电双动力液压挖掘机独立散热系统主要由第一主泵1、发动机2、第二主泵3、电动机4、液压油箱5、液压油独立散热器6、回转平台7、水散热器8组成,其中发动机2、电动机4、液压油箱5、液压油独立散热器6、水散热器8均放置固定于回转平台7上部,发动机2与第一主泵1连接,电动机4与第二主泵3连接。电动机4单独驱动第二主泵3,发动机2单独驱动第一主泵1,电动机4与发动机2两套动力系统之间采用手动停机切换。发动机和电动机不需要同时工作,根据情况选择其中之一工作。

独立散热分为两套系统:一套系统为发动机2驱动第一主泵1所属风扇泵,从而驱动液压油独立散热器6所属风扇马达,带动风扇转动,冷却液压油独立散热器6;同时发动机2直接驱动风扇冷却水散热器8,确保发动机2保持合理的热平衡,正常稳定作业。另一套系统为电动机4驱动第二主泵3所属风扇泵,从而驱动液压油独立散热器6所属风扇马达,带动风扇转动,冷却液压油独立散热器6;同时电动机4自身配置风扇冷却,确保电动机4保持正常工作温度,该风扇与电动机4主轴相连接在一起,同电动机4转速同步,自身冷却电动机,以降低发动机温度。

冷却系统确保油电双动力液压挖掘机作业处于适宜工作温度,冷却系统核心部件为散热器。冷却系统若不能稳定工作,必将影响系统散热能力、发动机功率损耗。

新型独立散热结构将液压油独立散热器分离出来,油电双动力液压挖掘机散热系统包括两个冷却风扇、两个散热器分别为水散热器总成(包括水散、中冷、燃油冷)与液压油独立散热器、一个齿轮泵、一个变量马达 (或一个变量泵、一个定量马达)。水散热器总成由发动机直接驱动;液压油独立散热器为整个液压系统散热,由发动机和电动机两种动力源驱动共用。此冷却风扇驱动有两种方式:一种由发动机取力口驱动主泵附带的风扇泵带动风扇马达驱动风扇;另一种由主泵附带风扇泵带动风扇马达驱动风扇,这两种驱动方式风扇转速均根据液压油油温高低变化决定。见图 1,散热器布局图。此液压油独立散热器采用板翅式结构,其主要由隔板、内翅板、散热带、封头、封条、进出油管等零部件组成,散热效率高、承压能力大,换热芯体经高温焊接而成,内外散热翅片与隔热板焊接融为一体,在热量传递中减少热阻,同时起到二次换热作用。内部翅片不仅起换热作用,同时起支撑作用。

系统液压油采用独立散热器散热方案,散热器冷却风扇用风扇马达 (液压马达)驱动,不能采用三相异步电动机驱动,因在没有电网的状况下(发动机驱动时),液压油独立散热器冷却风扇没有动力源无法驱动工作。风扇泵驱动有两处,一处来自发动机自带取力口,另一处主泵所附副泵驱动。变量风扇马达与定量风扇泵匹配,定量风扇泵连接于发动机取力口;定量风扇马达与变量风扇泵匹配,变量风扇泵联接于整机主泵。不论用变量风扇马达,还是用变量风扇泵,其液压冷却驱动调节温度信号来自于液压油箱内液压油温度,处理后输出电流信号,调节比例阀开度,调整系统溢流量,控制风扇马达转速,以此控制风扇转速,满足液压油散热需求。

液压油温度传感器位于液压油箱的底侧部位,以检测液压油箱内液压油温度,控制器根据温度信息调整风扇泵转速,随之改变风扇马达转速,以此调节液压油独立散热器6温度。控制器、风扇泵转速、风扇马达转速、液压油温度四者为相互循环影响关系,控制器调节风扇泵转速,风扇泵转速决定风扇马达转速,风扇马达转速直接影响着液压油温度,液压油温度状态信息直接反馈到控制器。若液压油温度传感器检测液压油温度低于规定温度,降低风扇泵转速,从而降低风扇转速;若液压油温度传感器检测液压油温度高于规定温度,提升风扇泵转速,从而提高风扇转速。

以下为应用本发明的几个具体实施例。

实施例1

在应用本发明的一具体实施例1中,如图2所示,图2为液压油独立散热器独立散热原理图,同时适应于独立散热的两套系统(发动机驱动、电动机驱动)。风扇泵21吸入液压油箱5油液,流经换向阀23,驱动风扇马达24转动,从而带动风扇25转动,随后液压油经过滤器流入液压油箱,电磁比例阀22用于调节风扇泵21阀芯开度,以改变其自身排量。液压油独立散热器依靠风扇马达24驱动风扇25吸风冷却,风扇转速根据环境与工况动态变化。液压驱动冷却通过液压油油箱内液压油的温度信号,调节风扇泵电磁比例阀22的电流,从而改变风扇泵21斜盘摆角控制排量,以此调整风扇马达24转速,满足多工况散热需求。同时优化设计电控程序,换向阀23实现风扇马达24正反转,风扇25正转吸风散热,反转吹风除尘,不定期清理油散热器上灰尘等杂物。由驾驶员控制电磁换向阀,通过电磁换向阀换向实现风扇马达正反转,从而带动吸风和吹风,正常工作时吸风,清理灰尘时吹风。

液压油温传感器位于液压油箱的底侧部位,以检测液压油箱内液压油温度,将采集到的液压油温值传送到控制器;控制器依据油温值计算、输出电流值;风扇泵电磁比例阀根据电流大小调节阀芯开度控制先导压力;先导压力改变后风扇泵排量改变,排量改变后风扇泵输出流量改变;风扇泵流量改变后风扇马达转速改变,冷却风扇转速随之改变;冷却风扇转速改变后,油温开始变化;液压油温传感器将采集到的信号再次传送给控制器,控制器经过计算输出新的电流值。

变量风扇马达根据液压油箱内温度信号,调节其自身转速,达到液压油合理油温,确保液压系统正常稳定工作;液压风扇泵(变量泵)控制风扇马达,风扇泵选配变量柱塞泵,反比例控制斜盘摆角,依据散热需求控制风扇马达转速,见图2液压油独立散热器独立散热原理。

实施例2

在应用本发明的一具体实施例2中,如图3所示,图3为风扇马达系统控制流程示意图。

控制器接收液压油温、液压油冷却风扇转速等参数,采用增量式闭环PID控制,调节发动机或电动机转速及风扇泵排量,当控制器检测油温过高时,自动降低发动机或电动机转速以及风扇泵排量;当检测的温度过低,控制器自动将风扇泵的排量降到最低,风扇维持最小工作转速,以达到节能降噪之目的,见图3,风扇马达系统控制示意图。

工作过程中驾驶员可根据工况不定期操作换向阀,执行风扇反转进行液压油独立散热器自清理。正常工作时换向控制按钮处于断开状态,电磁换向阀处于中位时,风扇马达顺时针旋转,风扇为吸风状态,气流经过液压油独立散热器6使液压油冷却;需要进行散热器清洁时,拨动控制按钮,风扇马达逆时针旋转,风扇为吹风状态,清理液压油独立散热器6灰尘。

实施例3

在应用本发明的一具体实施例3中,在空间布局受限时,无法布置液压油独立散热器,可在水散热器组并联液压油独立散热器基础上,另外根据实际需求,单独与液压油独立散热器再串联n组小功率液压油独立散热器组(n组小功率液压油独立散热器组,只能并联不能串联,否则因串联流量受限,阻力增大,易损坏小功率液压油独立散热器组),用4~6个电磁扇冷却此液压油独立散热器组,同样能够达到独立散热效果,电磁扇用24伏直流电驱动。此电磁扇具有比重小、低噪声、高转速、热变形小、超前角易调整等优点。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域技术人员来说,其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外,均为本专业技术人员的已知技术。

技术分类

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