CN104864056A - 一种工程机械及其动力机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动力机构，包括原动机和在所述原动机驱动下工作的承载部件，其还包括通过传动部件与所述原动机和/或所述承载部件连接，并与所述原动机及所述承载部件同步运转的惯性轮。本发明提供的动力机构，通过增设惯性轮，可以使得原动机长时间工作在高效率和能耗低区域，避免了原动机在频繁多变的负载下工作，从而提高了原动机的可靠性、降低了能耗。

Description

一种工程机械及其动力机构

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，更具体地说，涉及一种动力机构，本发明还涉及具有上述动力机构的一种工程机械。

背景技术

工程机械为土石方施工、路面建设与养护、流动式起重装卸等综合性机械化施工工程所必需的机械装备，被广泛应用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等工程领域。

由于现场作业的工况复杂多变，所以工程机械经常面临工作状态的改变，而这种改变会对工程机械本身造成伤害，例如当作业机构受到外界瞬时大载荷冲击时，冲击载荷反馈至工程机械的原动机，原动机被动改变工作状态(如转速、功率和扭矩)来满足作业的需要。如果原动机长期在变工况状态下工作，就会降低原动机的工作可靠性，而且也不节能。

另外，在一般情况下，设计者是按照各种作业工况所要求的最大阻力矩来选用原动机的型号，这样设计选型的缺点在于：其一，工程机械并非始终在最大阻力矩的工况下作业，当作业的阻力矩较小时，原动机的全功率得不到发挥，导致功率浪费；其二，当作业阻力矩频繁在最大阻力矩和最小阻力矩的工况下变换工作时，原动机为顺应负载变化，工作点一直在其工作特性范围内变动，大部分时间都不是工作在原动机效率最高点和能耗最低点，这样导致工作的经济性较差。

因此，如何进一步优化原动机的工作效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种动力机构，该动力机构通过增设惯性轮，令原动机的工作效果得到了更进一步的优化。本发明还提供了一种具有上述动力机构的工程机械。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种动力机构，包括原动机和在所述原动机驱动下工作的承载部件，其还包括通过传动部件与所述原动机和/或所述承载部件连接，并与所述原动机及所述承载部件同步运转的惯性轮。

优选地，上述动力机构中，所述原动机、所述承载部件和所述惯性轮以串联传动的方式连接。

优选地，上述动力机构中，在动力传递的方向上，所述承载部件设置在所述惯性轮的上游。

优选地，上述动力机构中，在动力传递的方向上，所述承载部件设置在所述惯性轮的下游。

优选地，上述动力机构中，所述原动机设置在惯性轮和所述承载部件之间。

优选地，上述动力机构中，所述承载部件和所述惯性轮以并联传动的方式设置。

优选地，上述动力机构中，还包括设置在所述惯性轮上游的离合器，所述离合器与连接所述惯性轮的传动部件连接。

本发明还提供了一种工程机械，其包括动力机构，该动力机构为上述任意一项所述的动力机构。

本发明提供的动力机构，与工程机械中的传统动力机构相比，增设了惯性轮。该惯性轮可以设置在动力机构的末端，通过传动部件与承载部件连接，并通过承载部件的传动而运转；也可以设置在动力机构的中间，直接与原动机用传动部件连接，在原动机的带动下运转，再将动力传递到下游的承载部件中；还可以利用传动部件，在原动机和承载部件之间引出一个传动支路，用于实现原动机与惯性轮之间的动力传递。惯性轮无论用上述何种方式设置在动力机构中，均与原动机以及承载部件保持同步运转。

该动力机构在工作时，当原动机驱动功率大于承载部件所需要的功率时，原动机连同承载部件一起加速转动，在传动部件的带动下，使惯性轮也加速转动，以此提升惯性轮的转动动能，使原动机的部分多余能量转移到惯性转动的轮中，并以转动动能的形式储存在惯性轮中。当原动机的驱动功率小于承载部件所需的功率时，原动机连同承载部件一起降低转速，在传动部件的带动下也使惯性轮的转速降低，从而令惯性轮释放动能，并把释放的动能通过传动部件传递至承载部件中，以实现转移的能量与原动机的输出能量叠加，从而弥补原动机输出能量的不足，在确保作业正常进行的同时，降低原动机改变工作状态的频率，减少原动机功率在一定功率范围内的波动。本发明提供的动力机构，通过增设惯性轮，可以使得原动机长时间工作在高效率和能耗低区域，避免了原动机在频繁多变的负载下工作，从而提高了原动机的可靠性、降低了能耗。此外，本发明提供的动力机构，结构简单、紧凑，便于安装，且布置形式多样化，能够适应不同机型的选用；由于本发明提供的动力机构能够实现很好的节能效果，所以工程机械在设计时可以选用相对较小功率的原动机，从而降低了设备的制造成本；此种通过机械结构实现负载平均的方式，与电动或液压平均负载的方式相比，效率更高，能量损失更小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1-图5为本发明实施例提供的动力机构不同设置方式的原理示意图；

图6为动力机构一种具体实现形式的示意图。

在图1-图6中：

原动机1、承载部件2、传动部件3、惯性轮4、离合器5、负载6；

液压油泵总成201、齿轮箱301、传动轴302。

具体实施方式

本发明提供了一种动力机构，该动力机构通过增设惯性轮，令原动机的工作效果得到了更进一步的优化。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本发明实施例提供的动力机构，应用于工程机械，该动力机构除了原动机1，和在原动机1驱动下工作的承载部件2(该承载部件2指的是承受外部负载的部件，其本身也可以认为是原动机1的负载)以外，还包括惯性轮4，该惯性轮4在动力机构中的设置方式可以有多种，例如惯性轮4设置在原动机1和承载部件2之间，惯性轮4设置在承载部件2下游，原动机1设置在惯性轮4和承载部件2之间，利用传动部件3从原动机1和承载部件2之间引出一个设置惯性轮4的传动支路等方式。并且，惯性轮4无论采用何种方式设置，其均与原动机1和承载部件2同步运转。

动力机构的工作方式为：当原动机1驱动功率大于承载部件2(或者称为负载)所需功率时，原动机1和承载部件2的转速提升，同时带动惯性轮4加速转动，令惯性轮4的转动动能增大，使原动机1输出的多余能量以转动动能的方式储存在惯性轮4中。当原动机1的驱动功率小于承载部件2所需功率时，即原动机1输出功率不足时，原动机1和承载部件2转速降低，以令惯性轮4的转速也降低，此时惯性轮4就会释放动能，释放出的能量就会被传动部件3传递至承载部件2中，以补偿原动机1的能量不足，令承载部件2得到充足功率的同时，还可以保证原动机1的工作状态不会发生剧烈波动，使其在较好经济区工作。因此，动力机构通过惯性装置的自动吞吐能量，有效的防止了原动机1因外界负载6的突变而导致工作点频繁改变的现象，令原动机1能够更加稳定的工作，从而达到节能和保证原动机1工作可靠性的目的。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的动力机构中，原动机1、承载部件2和惯性轮4以串联传动的方式连接，如图1、图2和图3所示。本实施提供的动力机构的设计原理是在传统的动力机构中增设惯性轮4，该惯性轮4在原动机1的带动下能够存储能量，也能够释放能量，以帮助原动机1给承载部件2提供充足的功率。因此，在能够实现上述目的的前提下，动力机构的设置方式可以为多种，其中串联传动的方式至少包括如图1、图2和图3的三种方式。

如图1所示，其中一种串联传动方式为：在动力传递的方向上，承载部件2设置在惯性轮4的上游。此种设置方式在工作时，令原动机1直接驱动承载部件2，再通过承载部件2将动力传递至惯性轮4中，原动机1具有多余输出能量时，通过动力传动，储存到高速转动的惯性轮4中，当原动机1输出能量不足时，原动机1和承载部件2带动惯性轮4降低转速，惯性轮4中的能量通过传动部件3传递至承载部件2中，以补充其能量消耗。

如图2所示，另一种串联传动方式为：在动力传递的方向上，承载部件2设置在惯性轮4的下游。此种设置方式中原动机1的动力先传递至惯性轮4中，再通过惯性轮4传至承载部件2中。

如图3所示，再一种串联传动的方式为：原动机1设置在惯性轮4和承载部件2之间，即惯性轮4和承载部件2分别设置在原动机1的两侧，原动机1同时向两个方向传递动力，其中一个方向的动力直接传至承载部件2中，而另一个方向的动力则传递至惯性轮4中储存起来，当原动机1输出能量不足时，惯性轮4通过降低转速的方式将能量再次传回至原动机1，并与原动机1本身产生的能量叠加，一同驱动承载部件2工作。

本实施例提供的动力机构除了采用上述串联传动的设置方式以外，承载部件2和惯性轮4还可以以并联传动的方式设置，如图4和图5所示。此种并联设置的方式，即前文中提到的利用传动部件3从原动机1和承载部件2之间引出一个设置惯性轮4的传动支路的方式，这样能够使承载部件2和惯性轮4分别位于不同的传动支路上，从而令两者在工作时互不影响，为优选设置方式。

本实施例提供的动力机构中，还包括设置在惯性轮4上游的离合器5，该离合器5与连接惯性轮4的传动部件3连接。设置离合器5的原因在于：当原动机1处于启动及停止过程时，原动机1的输出功率较小，考虑到其驱动惯性轮4转动的负担较大，所以需要与惯性轮4脱开连接，当原动机1启动正常后再与惯性轮4连接，因此设置了离合器5。

为了更加清晰的理解本申请提供的动力机构，本实施例以一种具体的动力机构设置方式为例，对动力机构的设计原理进行更加具体的说明：

如图6所示，该总动力机构包括原动机1、齿轮箱301、传动轴302、离合器5、惯性轮4、液压油泵总成201和负载6，其中齿轮箱301和传动轴302均为传动部件3，液压油泵总成201为承载部件2，其工作过程为：在作业中，原动机1通过齿轮箱301和传动轴302分别将动力传递至惯性轮4和液压油泵总成201中，使惯性轮4和液压油泵总成201运转，当原动机1驱动功率大于液压油泵总成201的功率需求时，原动机1连同液压油泵总成201的主泵一起加速转动，同时在齿轮箱301和传动轴302的带动下令惯性轮4转速增加，通过增加惯性轮4的转速，使原动机1的部分多余能量转移到惯性轮4中，并以转动动能的形式储存在惯性轮4中。一旦原动机1的驱动功率小于液压油泵总成201的功率需求时，原动机1连同液压油泵总成201的主泵一起降低转速，使得惯性轮4同时降低转速，释放动能，并把减少的动能通过离合器5、齿轮箱301和传动轴302转移至液压油泵总成201中，转移的能量与原动机1输出的能量叠加，弥补原动机1输出能量的不足，确保作业正常进行，使液压油泵总成201能够正常工作。

基于上述实施例中提供的动力机构，本发明实施例还提供了一种工程机械，该工程机械具有上述实施例中提供的动力机构。

由于该工程机械采用了上述实施例提供的动力机构，所以该工程机械由动力机构带来的有益效果请参考上述实施例中相应的部分，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种动力机构，包括原动机和在所述原动机驱动下工作的承载部件，其特征在于，还包括通过传动部件与所述原动机和/或所述承载部件连接，并与所述原动机及所述承载部件同步运转的惯性轮。

2.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述原动机、所述承载部件和所述惯性轮以串联传动的方式连接。

3.根据权利要求2所述的动力机构，其特征在于，在动力传递的方向上，所述承载部件设置在所述惯性轮的上游。

4.根据权利要求2所述的动力机构，其特征在于，在动力传递的方向上，所述承载部件设置在所述惯性轮的下游。

5.根据权利要求2所述的动力机构，其特征在于，所述原动机设置在惯性轮和所述承载部件之间。

6.根据权利要求1所述的动力机构，其特征在于，所述承载部件和所述惯性轮以并联传动的方式设置。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的动力机构，其特征在于，还包括设置在所述惯性轮上游的离合器，所述离合器与连接所述惯性轮的传动部件连接。

8.一种工程机械，包括动力机构，其特征在于，所述动力机构为如权利要求1-7中任意一项所述的动力机构。