CN106223391A - 一种挖掘机能量回收及利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种挖掘机能量回收及利用系统，包括变量液压泵、第一控制阀、第一油缸、第二控制阀、第二油缸、液压蓄能器以及溢流阀，第一油缸为动臂油缸，用于驱动挖掘机动臂升降工作；动臂下降时，通过第一控制阀使第一油缸缩回，第一油缸无杆腔经第二控制阀、第二油缸使回收油液增压进入液压蓄能器，实现动臂势能的回收；当动臂提升时，根据第一油缸流量需要，控制变量液压泵和液压蓄能器驱动第一油缸运行，实现动臂势能的利用。本发明通过各个控制阀的控制操控两个油缸及液压蓄能器的工作，实现了动臂的升降，同时实现了动臂势能的直接回收和利用，节约了成本；不影响操作性，结构简单、传动效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖掘机能量回收及利用系统，属于挖掘机能量回收及利用技术领域。
背景技术
随着社会经济的迅速发展，能源短缺和环境污染问题日趋严重，各国都已将降低能源损耗、保护环境提上日程。同时，能效比是液压挖掘机市场竞争的关键参数之一，因此液压挖掘机的节能技术研究及应用尤为必要。
目前，油液混合动力技术研究已列入国家十三五科技支撑计划，基于挖掘机能量回收的液压混合动力节能技术研究及应用，主要是对挖掘机动臂势能、回转制动能进行回收，回收的能量通过蓄能器存储。回收的能量利用方式主要有直接和间接两种，直接利用是将回收的能量直接驱动执行元件工作，间接利用是将回收的能量通过泵/马达等元件转化后再驱动执行元件工作，间接利用方式传动效率较低，直接利用方式传动效率较高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种挖掘机能量回收及利用系统，实现动臂升降的同时，可实现动臂势能的直接回收和利用；结构简单，可提高操作性和传动效率。
为了实现上述目的，本发明采用的一种挖掘机能量回收及利用系统，包括变量液压泵、第一控制阀、第一油缸、第二控制阀、第二油缸、液压蓄能器以及溢流阀，变量液压泵的进油口与油箱连接，出油口与第一控制阀的油口A连接；第一控制阀的油口B与第一油缸的有杆腔连接，第一控制阀的油口C与第一油缸的无杆腔连接；第二控制阀的油口A与第一油缸的无杆腔连接，第二控制阀的油口B通过第一单向阀与第二油缸的油口A连接，第二油缸的油口B与液压蓄能器、溢流阀的进油口连接；第二控制阀的油口C通过第二单向阀与液压蓄能器、溢流阀的进油口连接；第一控制阀的油口D、溢流阀的出油口与油箱连接；第一油缸为动臂油缸，用于驱动挖掘机动臂升降工作；动臂下降时，通过第一控制阀使第一油缸缩回，第一油缸无杆腔经第二控制阀、第二油缸使回收油液增压进入液压蓄能器，实现动臂势能的直接回收；当动臂提升时，根据第一油缸流量需要，控制变量液压泵和液压蓄能器驱动第一油缸运行，实现动臂势能的直接利用。
优选地，所述变量液压泵的排量能根据第一油缸的需要和液压蓄能器的能量多少自动变化匹配，同时，液压蓄能器的释放流量大小根据自身的能量多少和变量液压泵的排量大小通过第二控制阀进行实时控制。
优选地，所述第二油缸为增压缸，可以通过A与A的面积比和液压蓄能器的预充压力来控制充入液压蓄能器的油液压力大小。
优选地，所述第二控制阀为流量和方向控制阀，能根据液压蓄能器的输出压力和第一油缸无杆腔处油口A的压力来控制液压蓄能器的输出流量。
工作原理：
动臂下降动作时，控制第一控制阀换向，使第一控制阀的油口A与油口B连通。当第一油缸有杆腔压力达到设定值时，第一控制阀的油口C与油口D连通，变量液压泵输出油液，经第一控制阀的油口A、油口B流入第一油缸的有杆腔，第一油缸的无杆腔油液流出，并经第一控制阀的油口C、油口D流回油箱。当第一油缸有杆腔压力未达到设定值时，第一控制阀的油口C与油口D断开，控制第二控制阀，使第二控制阀的油口A与油口B连通，变量液压泵输出油液，经第一控制阀的油口A、油口B流入第一油缸的有杆腔，第一油缸的无杆腔油液流出，并经第二控制阀的油口A、B，经第一方向阀流入第二油缸的油口A，油液从第二油缸的油口B流出进入液压蓄能器，第一油缸缩回，随着进入液压蓄能器的油液增多，液压蓄能器的压力增大。当达到或超过液压蓄能器的设定压力时，油液经溢流阀流回油箱，这里第二油缸的油口B的压力为油口A的压力与A1/A2面积比的乘积。
动臂慢速提升时，第一控制阀的油口A与油口C连通，油口B与油口D连通。此时，变量液压泵输出油液经第一控制阀的油口A、C，流入第一油缸的无杆腔，第一油缸有杆腔内油液流出，并经第一控制阀的油口B、D流回油箱，驱动第一油缸伸出，以慢速提升挖掘机动臂。
动臂快速提升时，控制第一控制阀和第二控制阀，使第一控制阀的油口A与油口C连通，第二控制阀的油口C与油口A连通。此时，变量液压泵输出油液，流经第一控制阀得油口A与油口C，液压蓄能器的油液流经第二单向阀、第二控制阀的油口C和A，与第一控制阀油口C的油液汇合进入第一油缸的无杆腔，驱动第一油缸4伸出动作，使挖掘机动臂快速上升。
与现有技术相比，本发明通过各个控制阀的控制操控两个油缸及液压蓄能器的工作，实现了动臂的升降，同时实现了动臂势能的直接回收和利用，节约了成本。具体是，动臂下降时，通过第一控制阀使第一油缸缩回，第一油缸无杆腔经第二控制阀、第二油缸使回收油液增压进入液压蓄能器，实现动臂势能的直接回收；当动臂提升时，根据第一油缸流量需要，控制变量液压泵和液压蓄能器驱动第一油缸运行，实现动臂势能的直接利用。最终通过阀直接回收和利用挖掘机动臂势能，不影响操作性，结构简单、传动效率高。
附图说明
图1为本发明的液压原理图。
图中：1、油箱，2、变量液压泵，3、第一控制阀，4、第一油缸，5、第二控制阀，6、第一单向阀，7、第二油缸，8、第二单向阀，9、液压蓄能器，10、溢流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种挖掘机能量回收及利用系统，包括变量液压泵2、第一控制阀3、第一油缸4、第二控制阀5、第二油缸7、液压蓄能器9以及溢流阀10，变量液压泵2的进油口与油箱1连接，出油口与第一控制阀3的油口A连接；第一控制阀3的油口B与第一油缸4的有杆腔连接，第一控制阀3的油口C与第一油缸4的无杆腔连接；第二控制阀5的油口A与第一油缸4的无杆腔连接，第二控制阀5的油口B通过第一单向阀6与第二油缸7的油口A连接，第二油缸7的油口B与液压蓄能器9、溢流阀10的进油口连接；第二控制阀5的油口C通过第二单向阀8与液压蓄能器9、溢流阀10的进油口连接；第一控制阀3的油口D、溢流阀10的出油口与油箱1连接；第一油缸4为动臂油缸，用于驱动挖掘机动臂升降工作；动臂下降时，通过第一控制阀3使第一油缸4缩回，第一油缸4无杆腔经第二控制阀5、第二油缸7使回收油液增压进入液压蓄能器9，实现动臂势能的直接回收；当动臂提升时，根据第一油缸4流量需要，控制变量液压泵2和液压蓄能器9驱动第一油缸4运行，实现动臂势能的直接利用。
优选地，所述变量液压泵2的排量能根据第一油缸4的需要和液压蓄能器9的能量多少自动变化匹配，同时，液压蓄能器9的释放流量大小根据自身的能量多少和变量液压泵2的排量大小通过第二控制阀5进行实时控制。
优选地，所述第二油缸7为增压缸，可以通过A1与A2的面积比和液压蓄能器9的预充压力来控制充入液压蓄能器9的油液压力大小。
优选地，所述第二控制阀5为流量和方向控制阀，能根据液压蓄能器9的输出压力和第一油缸4无杆腔处油口A的压力来控制液压蓄能器9的输出流量。
工作过程(详见图1)：
动臂下降动作时，可控制第一控制阀3换向，使第一控制阀3的油口A与油口B连通。当第一油缸4有杆腔的压力达到设定值时，第一控制阀3的油口C和油口D连通，变量液压泵2输出油液，经第一控制阀3的油口A、油口B流入第一油缸4的油口B进入第一油缸4的有杆腔，第一油缸4无杆腔油液经油口A流出，经第一控制阀3的油口C、油口D流回油箱1。当第一油缸4有杆腔压力未达到设定值时，第一控制阀3的油口C和油口D断开，控制第二控制阀5，使第二控制阀5的油口A与油口B连通，变量液压泵2输出油液，经第一控制阀3的油口A与油口B，流入第一油缸4的油口B进入第一油缸4的有杆腔，第一油缸4的无杆腔油液经油口A流出，经第二控制阀5的油口A、油口B、第一方向阀6流入第二油缸7的油口A，油液从第二油缸7的油口B流出进入液压蓄能器9，第一油缸4缩回。随着进入液压蓄能器9的油液增多，液压蓄能器9的压力增大；当达到或超过液压蓄能器9的设定压力时，油液经溢流阀10流回油箱1，这里第二油缸7的出油口B的压力为进油口A的压力与A1/A2面积比的乘积。
动臂慢速提升时，第一控制阀3的油口A与油口C连通，油口B与油口D连通。此时，变量液压泵2输出油液经第一控制阀3的油口A、油口C流入第一油缸4的油口A进入第一油缸4的无杆腔，第一油缸4的有杆腔油液经油口第一油缸4的油口B流出，流经第一控制阀3的油口B和油口D，流回油箱1，驱动第一油缸4伸出，以提升挖掘机动臂。
动臂快速提升时，控制第一控制阀3和第二控制阀5，使第一控制阀3的油口A与油口C连通，第二控制阀5的油口C与油口A连通。此时，变量液压泵2输出油液，流经第一控制阀3的油口A与油口C，液压蓄能器9的油液流经第二单向阀8、第二控制阀5的油口C、A，与第一控制阀3的油口C的油液汇合进入第一油缸4的油口A，流入第一油缸4的无杆腔，驱动第一油缸4伸出动作，使挖掘机动臂上升。
由上述结构可见，本发明通过各个控制阀的控制操控两个油缸及液压蓄能器的工作，实现了动臂的升降，同时实现了动臂势能的直接回收和利用，节约了成本。最终通过阀直接回收和利用挖掘机动臂势能，不影响操作性，结构简单、传动效率高。
Claims (4)
1.一种挖掘机能量回收及利用系统，其特征在于，包括变量液压泵(2)、第一控制阀(3)、第一油缸(4)、第二控制阀(5)、第二油缸(7)、液压蓄能器(9)以及溢流阀(10)，
变量液压泵(2)的进油口与油箱(1)连接，出油口与第一控制阀(3)的油口A连接；第一控制阀(3)的油口B与第一油缸(4)的有杆腔连接，第一控制阀(3)的油口C与第一油缸(4)的无杆腔连接；
第二控制阀(5)的油口A与第一油缸(4)的无杆腔连接，第二控制阀(5)的油口B通过第一单向阀(6)与第二油缸(7)的油口A连接，第二油缸(7)的油口B与液压蓄能器(9)、溢流阀(10)的进油口连接；第二控制阀(5)的油口C通过第二单向阀(8)与液压蓄能器(9)、溢流阀(10)的进油口连接；
第一控制阀(3)的油口D、溢流阀(10)的出油口与油箱(1)连接；
第一油缸(4)为动臂油缸，用于驱动挖掘机动臂升降工作；动臂下降时，通过第一控制阀(3)使第一油缸(4)缩回，第一油缸(4)无杆腔经第二控制阀(5)、第二油缸(7)使回收油液增压进入液压蓄能器(9)，实现动臂势能的直接回收；当动臂提升时，根据第一油缸(4)流量需要，控制变量液压泵(2)和液压蓄能器(9)驱动第一油缸(4)运行，实现动臂势能的直接利用。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机能量回收及利用系统，其特征在于，所述变量液压泵(2)的排量能根据第一油缸(4)的需要和液压蓄能器(9)的能量多少自动变化匹配，同时，液压蓄能器(9)的释放流量大小根据自身的能量多少和变量液压泵(2)的排量大小通过第二控制阀(5)进行实时控制。
3.根据权利要求1所述的一种挖掘机能量回收及利用系统，其特征在于，所述第二油缸(7)为增压缸，可以通过A1与A2的面积比和液压蓄能器(9)的预充压力来控制充入液压蓄能器(9)的油液压力大小。
4.根据权利要求1所述的一种挖掘机能量回收及利用系统，其特征在于，所述第二控制阀(5)为流量和方向控制阀，能根据液压蓄能器(9)的输出压力和第一油缸(4)无杆腔处油口A的压力来控制液压蓄能器(9)的输出流量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161214 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |