利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置製造方法
2023-06-23 06:02:06 2
利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型為利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，本實用新型的裝置包括液壓站，液壓缸、液壓活塞、液壓活塞連接的曲軸；曲軸的主輸出軸連接發電機和輸出額外動力，發電機為液壓站供電。本實用新型首先由液壓站提供液壓能，液壓能驅動液壓活塞，推動曲軸，由曲軸轉換為低速、超大扭矩的旋轉機械能，旋轉機械能一方面帶動發電機為液壓站供電，另一方面輸出額外動力，額外動力為本實用新型的輸出動力。本實用新型採用電能-液壓能-旋轉機械能-電能的交替轉換模式，利用了液壓能以小功率的能耗輸出大機械能的特性，同時結合稀土永磁發電機超高效的發電能力，讓本實用新型能夠在外力啟動後，自行持續運轉，持續輸出機械能。
【專利說明】利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種動力輸出裝置，尤其是一種利用液壓能轉換為旋轉機械能並持續輸出動力的一種低能耗動力輸出裝置。
【背景技術】
[0002]液壓傳動的基本原理:液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，藉助於液壓執行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和迴轉運動。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。
[0003]液壓傳動有許多突出的優點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業用的塑料加工機械、壓力機械、工具機等；行走機械中的工程機械、建築機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發電廠渦輪機調速裝置、核發電廠等等；船舶用的甲板起重機械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。
[0004]一個後八輪自卸車它載重40噸而它的自卸舉升液壓系統的驅動功率卻是4.5KW,可以算出4.5KW的功率通過液壓系統可以產生392000N米的力量，由此應用液壓系統和機械原理就可以實現四兩撥千斤就這個道理。
[0005]在當今社會下，環境和能源面臨危機，一方面是石油能源的大量使用，使非再生的石油資源一步步走向枯竭，同時，石油能源的大量使用，加劇地破壞人類生存的地球環境。
[0006]所以，在環境危機與能源危機的雙重壓力下，需要一種低能耗，高輸出功率的機械。
實用新型內容
[0007]為了保護環境，同進化解能源危機，本實用新型提供了一種充分發揮液壓傳動特點優勢的低能耗且持續輸出旋轉動力的裝置。
[0008]本實用新型提供的技術方案如下:包括液壓能提供部分，用於提供液壓能；液壓能控制部分，用於分配液壓能及控制液壓油流量；動力轉換部分，用於將液壓能轉換為旋轉動力；旋轉動力輸出部分，用於輸出旋轉動力，並為液壓能提供部分提供做功驅動能源；裝置啟動控制部分，用於為裝置提供初始啟動力，並對初始啟動力與持續驅動力進行切換；啟動控制部分設置在液壓能提供部份與旋轉動力輸出部分之間。
[0009]如上所述的一種利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，更進一步說明為，所述的液壓能提供部分包括電機及通過電機驅動的液壓站，與液壓站連接的儲油罐。
[0010]所述的動力轉換部分包括單向液壓缸2、液壓缸內的液壓活塞4、液壓缸上的液壓油進油閥I與排油閥2。
[0011]液壓能控制部分為液壓油控制系統，設置在儲油罐與液壓缸2之間，用於控制液壓缸進油閥I及排油閥2的開啟或關斷。
[0012]旋轉動力輸出部分為曲軸；曲軸的主輸出軸連接發電機。
[0013]在液壓缸上的排油閥通過排油迴路與液壓站連接，並在液壓缸與液壓站之間還設置有液壓油冷卻池和過濾器。
[0014]所述的啟動控制部分為電源轉換裝置，為電機提供電源，並在外接電源與發電機電源之間進行切換。
[0015]如上所述的一種利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，更進一步說明為，至少有三個液壓缸及液壓缸內的液壓活塞，分別為第一液壓缸、第二液壓缸、第三液壓缸、第一液壓活塞、第二液壓活塞與第三液壓活塞；液壓活塞通過連杆9與曲軸的連杆軸頸10連接；
[0016]至少包括三個連杆軸頸，曲軸的工作曲拐以角度120度分布。
[0017]液壓缸內頂面設置有液壓活塞緩衝塊12，用於緩衝液壓活塞上到達上止點時的衝擊力；設置有積油空間，用於存放液壓活塞到達上止點時，未能完全排出的液壓油；液壓缸外壁上設置有冷卻系統。
[0018]在液壓缸下端設置有曲軸中箱7及曲軸箱，曲軸箱內設置曲軸，曲軸中箱7與液壓缸同軸設置，為筒狀結構，在曲軸中箱中設置穩定滑動塊8，穩定滑動塊與液壓活塞底端固定，在曲軸中箱中隨液壓活塞作往復運動，用以穩定液壓活塞底端，防止活塞底端擺動；穩定滑動塊底部設置連接銷，用於安裝連杆9。
[0019]如上所述的一種利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，更進一步說明為，液壓缸外壁上設置的冷卻系統為水冷卻裝置，在液壓缸外壁設置冷卻液循環室5，冷卻液進口 6及冷卻液出口 3，在儲油罐與液壓站之間還設置有安全裝置，所述的發電機為稀土永磁發電機。
[0020]如上所述的一種利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，更進一步說明為，本裝置還包括中央監測控制裝置，用於整個運行系統的操作，監視，調控。曲軸中箱設有相位傳感器，檢測液壓活塞行程上止點和下止點，並通程序控制器控制進油閥，排油閥的關斷與開
啟O
[0021]有益效果:
[0022]本裝置只需要啟動時所耗的啟動電源，在本裝置啟動後，本裝置自帶發電機便可為液壓站的電機供電，使本裝置的液壓站電機持續工作，使用本裝置持續工作。
[0023]本裝置採用電能-液壓能-旋轉機械能-電能的交替轉換模式，使本裝置持續運轉，同時旋轉機械能除了供發電機工作外，還有更多的旋轉機械能輸出。
[0024]本裝置採用電能-液壓能-旋轉機械能-電能的交替轉換模式，利用了液壓能以小功率的能耗輸出大機械能的特性，同時結合稀土永磁發電機超高效的發電能力，讓本裝置能夠在外力啟動後，自行持續運轉，持續輸出機械能。
[0025]本裝置採用三個液壓活塞推動曲軸旋轉，並使曲軸的三個連杆軸頸以角度120度進行分布，使得各活塞可以交替推動曲軸旋轉，並且無卡頓或反轉現象。
[0026]液壓缸提供冷卻裝置，回流的液壓油提供冷卻步驟，保護本裝置不過熱，保證正常運行。[0027]本實用新型的曲軸中箱，用於安裝穩定滑動塊，在曲軸中箱中隨液壓活塞作往復運動，用以穩定液壓活塞底端，防止活塞底端擺動。液壓缸內缸內頂面設置有液壓活塞緩衝塊，用於緩衝液壓活塞上到達上止點時的衝擊力；設置有積油空間，用於存放液壓活塞到達上止點時，未能完全排出的液壓油。
[0028]本實用新型通過液壓能提供低速、超大扭矩的旋轉機械能，並採用多缸接力式曲軸及超長工作曲楞，從而輸出足夠的機械能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型主要結構示意圖。
[0030]圖2是本實用新型做功步驟示意圖。
[0031 ]圖3是本實用新型實施結構圖。
[0032]圖4是本實用新型液壓缸三缸工作示意圖。
[0033]圖5是本實用新型液壓缸三缸原理示意圖。
[0034]圖6是本實用新型液壓缸、活塞、曲軸結構圖。
【具體實施方式】
[0035]本實用新型按以下方式時行實施:
[0036]本實施方式按輸出的旋轉動力用以發電，並將發電機產生的電以用一部份提供液壓站電機的運轉，另一部分為電網供電。這樣持續工作，達到低能耗高效發電的目的。
[0037]曲軸的主輸出軸上通過液力耦合器軟連接連發電機。
[0038]本實施方式的液壓站選用機型及其工作參數計算:
[0039]流量輸出選用德國力士樂排量2501 / r的手動變量泵兩臺，由兩臺160KW電機驅動，兩臺同時使用時輸出最大流量為615L / min,0-615L / min範圍內可無級調節。
[0040]本實施方式的液壓缸設計及參數配置計算:
[0041]採用的120°接力形式續力單體液壓缸，由三個單獨行程500MM的單向液壓缸組成。缸徑Φ 220 X 500柱塞缸3支，設計壓力25MPa，對應工作力矩約100噸，流量需求19L /行程，按工作要求每分鐘伸出縮回10次需要540L / min。
[0042]本實施方式曲軸設計及扭力計算:
[0043]曲軸圓點偏心250MM。周運轉500MM，扭矩提升量10%。
[0044]100噸X9.8=980000+10 % =1034400Mn。輸出轉速每分鐘10轉，輸出力矩1034400Mn
[0045]本實施方式所選用的變速箱其工作參數計算:
[0046]採用箱式3極變速I比5比5換算輸出，連結液壓旋轉動力系統和發電機匹配機構它是將液壓動力系統輸出的每分鐘10轉速103萬Mn換算每分鐘250轉40000Mn。
[0047]本實施方式選用的發電機組為(型號YGDLF-1000)永磁低轉速高效1100KW發電機，其參數如下:
[0048]輸出功率1100KW，輸出電壓690V，輸出電流837A，輸出頻率50H，轉速250轉每分鐘，輸入扭矩38700Nm，入網方式:控制櫃調控穩頻穩壓直接進網。
[0049]如上實施例中，選用的液壓站電機所需電源為160KW*2=320KW，所提供的液壓油輸出最大流量為615L / min，大於三支液壓缸每分鐘伸出縮回10次所需要540L / min流量。同時，三支液壓缸輸出力矩1034400Mn，經過變速機後，達到每分鐘250轉，力矩40000Mn。滿足I 100KW發電的輸入力矩要求。
[0050]本實用新型最終的工作效率計算:
[0051]設本實施例全年以300天，每天以20小時運行，其效率如下:
[0052]發電有效輸出功率 1100KW(實際容量)
[0053]驅動功率耗散330KW
[0054]實際輸出功率700KW
[0055]總輸出功率1100 KW-驅動耗散功率330KW=700KW(進網實際保守數據)
[0056]年發電量700KWX20 小時 X300 天=4200000 度
[0057]所要力矩:38700Mn。
[0058]本實用新型提供旋轉機械動力，按如下方式進行運行做功:
[0059]1、為電機提供啟動力，驅動電機正常工作,通過啟動控制部分為電機提供外接電源。
[0060]2、電機驅動液壓站開始工作，液壓站輸出高壓力的液壓能，並經過安全裝置對液壓油的壓力能進行穩壓穩流，然後液壓油輸入到儲油罐中。
[0061]3、通過液壓控制系統，將液壓油按序分別輸入到各個液壓缸，交替推動各個液壓缸中的液壓活塞從上止點向下止點運動。
[0062]更進一步說明為，先打開第一液壓缸上的進油閥，關閉第一液壓缸上的排油閥，第二液壓缸上的排油閥開啟，進油閥關閉，第三液壓缸上的排油閥關閉，進油閥開啟；向第一液壓缸及第三液壓缸供油，並推動第一液壓活塞從上止點向下止點運動，第三液壓活塞向下運動，第二液壓活塞聯動，從下向上運動，並在運動過程中排出液壓油；
[0063]當第一液壓活塞推動曲軸連杆軸頸旋轉至60度時，第三液壓活塞到達下止點位置，關閥第三液壓缸進油閥，打開第三液壓缸排油閥並開始排油。
[0064]當第一液壓活塞推動曲軸連杆軸頸旋轉至120度時，第二液壓活塞到達上止點位置，打開第二液壓缸進油閥，關閉第二液壓缸排油閥，液壓油推動第二液壓活塞向下運動；
[0065]當第一液壓活塞推動曲軸連杆軸頸旋轉至180度時，關閥第一液壓缸進油閥，打開第一液壓缸排油閥並開始排油。
[0066]當第一液壓活塞推動曲軸連杆軸頸旋轉至240度時，關閥第一液壓缸進油閥，打開第一液壓缸排油閥並開始排油；第三液壓活塞到達上止點位置，關閉第三液壓缸排油閥，打開第三液壓缸進油閥，第三液壓活塞開始在液壓油的推動下從上止點向下止點運動。按以上方式往復運動，曲軸持續輸出旋轉動力。
[0067]4、液壓缸排出的液壓油排出到冷卻池進行油溫冷卻，冷卻後為液壓站供油。
[0068]5、曲軸輸出的旋轉動力一部分帶動發電機動運轉，發電機運轉後產生的電能接入到啟動控制部分，啟動控制部分將電機的外接電源轉換為發電機電源。
[0069]6、曲軸輸出的旋轉動力一部分成為本裝置輸出動力。
[0070]7、如權利要求6所述的利用液壓能提供旋轉機械動力的做功方法，其徵在於，中央監測控制裝置對整個運行步驟進行系統的操作、監視、調控。
[0071]本實施例中央監測控制裝置工作方式:[0072]中央監測控制裝置集成了整個運行系統的操作，監視，調控。
[0073]其工作為:啟動按鈕啟動、然後啟動系統設備運行，然後對各機械部分的轉速、壓力、流量、溫度、電壓、電流、頻率的數據進入中央監測控制裝置顯示，並對監測到的各項數據修正調校，在調校完成後，各項數據正常，發電機正常發電，控制連接電源併網，同時關閉啟動供電系統，通過併網逆變控制器將電能進入國家電網運行。
[0074]機械運行設備工作方式:
[0075]曲軸持續輸出旋轉動力為每分鐘10 /轉，通過變速器後，達到分鐘250 /轉，然後通過液力耦合器，連接發電機運行發電。
[0076]本實施例的潤滑系統:
[0077]採用電機驅動油泵方式，對液壓旋轉動力系統的運行機械潤滑。
[0078]本實施例還設置有液壓缸輔助系統
[0079]輔助供油系統，主要功能是輔助主供油的液壓油系統在過渡區液壓缸內保壓迴路的功能，在於使系統在液壓缸加載不動或因工件變形而產生微小位移的工況下能保持穩定不變的壓力，並且使液壓站處於卸荷狀態.保壓性能的個主要指標為保壓時間和壓力穩定性。
[0080]本實施例還設置保壓迴路。
[0081]本實施例的冷卻系統:
[0082]本實施例的冷卻系統為水冷系統，採用水池多層進化過濾，電機配合高壓水泵、分水控制器、進入發電機，液壓缸，液壓油池，進行溫度控制，確保發電機，液壓系統的正常運行。
[0083]根據低速液壓旋轉動力的輸出扭矩參數結合變速器。液力耦合器選用稀土永磁高效低速發電機運行發電。
【權利要求】
1.利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，其特徵在於，它包括液壓能提供部分，用於提供液壓能；液壓能控制部分，用於分配液壓能及控制液壓油流量；動力轉換部分，用於將液壓能轉換為旋轉動力；旋轉動力輸出部分，用於輸出旋轉動力，並為液壓能提供部分提供做功驅動能源；裝置啟動控制部分，用於為裝置提供初始啟動力，並對初始啟動力與持續驅動力進行切換； 裝置啟動控制部分、液壓能提供部分、液壓能控制部分、動力轉換部分、旋轉動力輸出部分順序連接；旋轉動力輸出部分與裝置啟動控制部分連接，旋轉動力輸出部分再與外部機械連接，為外部機械持續提供旋轉動力；啟動控制部分設置在液壓能提供部份與旋轉動力輸出部分之間。
2.如權利要求1所述的利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，其特徵在於，所述的液壓能提供部分包括電機及通過電機驅動的液壓站，與液壓站連接的儲油罐； 所述的動力轉換部分包括單向液壓缸(2)、液壓缸內的液壓活塞(4)、液壓缸上的液壓油進油閥⑴與排油閥⑵； 液壓能控制部分為液壓油控制系統，設置在儲油罐與液壓缸(2)之間，用於控制液壓缸進油閥(I)及排油閥(2)的開啟或關斷； 旋轉動力輸出部分為曲軸；曲軸的主輸出軸連接發電機； 在液壓缸上的排油閥通過排油迴路與液壓站連接，並在液壓缸與液壓站之間還設置有液壓油冷卻池和過濾器； 所述的啟動控制部分為電源轉換裝置，為電機提供電源，並在外接電源與發電機電源之間進行切換。
3.如權利要求2所述的利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，其特徵在於，至少有三個液壓缸及液壓缸內的液壓活塞，分別為第一液壓缸、第二液壓缸、第三液壓缸、第一液壓活塞、第二液壓活塞與第三液壓活塞；液壓活塞通過連杆(9)與曲軸的連杆軸頸(10)連接； 至少包括三個連杆軸頸，曲軸的工作曲拐以角度120度分布； 液壓缸內頂面設置有液壓活塞緩衝塊(12)，用於緩衝液壓活塞上到達上止點時的衝擊力；設置有積油空間，用於存放液壓活塞到達上止點時，未能完全排出的液壓油；液壓缸外壁上設置有冷卻系統； 在液壓缸下端設置有曲軸中箱(7)及曲軸箱，曲軸箱內設置曲軸，曲軸中箱(7)與液壓缸同軸設置，為筒狀結構，在曲軸中箱中設置穩定滑動塊(8)，穩定滑動塊與液壓活塞底端固定，在曲軸中箱中隨液壓活塞作往復運動，用以穩定液壓活塞底端，防止活塞底端擺動；穩定滑動塊底部設置連接銷，用於安裝連杆(9)。
4.如權利要求2所述的利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，其特徵在於，液壓缸外壁上設置的冷卻系統為水冷卻裝置，在液壓缸外壁設置冷卻液循環室(5)，冷卻液進口(6)及冷卻液出口(3)，在儲油罐與液壓站之間還設置有安全裝置，所述的發電機為稀土永磁發電機。
5.如權利要求1所述的利用液壓能提供旋轉機械動力的裝置，其特徵在於，本裝置還包括中央監測控制裝置，用於整個運行系統的操作，監視，調控；曲軸中箱設有相位傳感器，檢測液壓活塞行程上止點和下止點，並通程序控制器控制進油閥，排油閥的關斷與開啟。
【文檔編號】F03C1/047GK203702450SQ201320895648
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】陳思衡, 許鳳銀 申請人:陳思衡, 許鳳銀