CN101858094B - 挖掘机液压混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机液压混合动力系统，与挖掘机的液压回转马达连接，它包括相背联结的变量泵I、变量泵II，以及单向阀、换向阀、蓄能器、梭阀，梭阀两端连接回转马达的进出油口，变量泵I、变量泵II分别通过换向阀与两个梭阀连接，蓄能器与一个换向阀连接，变量泵II通过单向阀与蓄能器连接。可有效吸收挖掘机回转制动时的能量，并在挖掘机反向回转时释放出来，从而实现能量的回收利用，同时保护了液压系统和元件，避免了液压冲击和溢流发热，并提高了液压元件、机械零件的使用寿命。

Description

挖掘机液压混合动力系统

技术领域

本发明属于工程机械车辆的混合动力系统，具体涉及一种挖掘机液压混合动力系统。

背景技术

单斗液压挖掘机回转机构回转的能量消耗约占25％～40％，回转液压油路的发热量约占液压系统总发热量的30％～40％。回转制动时必然产生液压冲击和溢流发热，给液压元件的使用寿命和液压系统的热平衡带来不利影响，如把这部分能量回收利用起来，即保护了系统和元件，又节约了能量，因此大家越来越关注这部分能量的回收利用。

在挖掘机的实际作业中，回转是作业循环必须用到的，挖掘、充斗后，提动臂同时进行回转，回转到卸载位置前，开始制动、展斗卸料。然后反向回转、落臂，回到初始工作状态，再进入下一工作循环。当回转制动时，首先须操作回转先导阀回到中位，进出回转马达A、B口的油路被切断，然而此时由于上部回转部分的惯性，马达仍继续旋转，假设先前为A口进油，造成B口压力急剧升高，造成液压冲击，当液压压力升高到过载阀的设定压力时，打开过载阀，溢流回液压油箱，从而造成溢流损失。

目前的中大型挖掘机动力控制系统都致力于混合动力的节能技术研究，在某些中型挖掘机上正积极推广应用电混合动力系统，以有效地节约能源，但是电力混合动力系统必须使用发电电动机、变流器、电容器、转换器、旋转电机等元器件，才能有效将回转时的机械能转换为电能贮存起来，通过电容器的充放电，驱动电动机带动回转减速机运动，以实现回转制动时能量的回收利用。现有技术领域，多采用这种基本原理的电混合动力。其缺陷为：要用到电容器等多种电器元件，挖掘机回转平台上面的空间狭小，给安装使用造成诸多困难，出现故障后维修也不方便，且电器元件连接复杂、体积大、价格昂贵、且寿命短。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种挖掘机液压混合动力系统，避免了液压冲击和溢流发热，并提高了液压元件、机械零件的使用寿命。

本发明提供的挖掘机液压混合动力系统，与挖掘机的液压回转马达连接，它包括相背联结的变量泵I、变量泵II，以及单向阀、换向阀I、换向阀II、蓄能器、梭阀I、梭阀II，梭阀II两端连接回转马达的进出油口，变量泵I、变量泵II分别通过换向阀II、换向阀I与两个梭阀连接，蓄能器与换向阀I连接，变量泵II通过单向阀与蓄能器连接。

本发明提供的挖掘机液压混合动力系统，液压回路和回转马达油路相连接，正向制动时，将制动时由于惯性产生的能量最后转换为液压能贮存起来，紧接着当反向旋转时再将液压能通过回路释放到回转马达的油路中，带动马达反向旋转。实现能量的回收利用。当正向回转时，回转制动时产生的高压油经梭阀和液控单向阀进入变量泵I，此时变量泵I作为液压马达使用，带动变量泵II旋转，向蓄能器充压，完成充压过程。当反向旋转时变量泵II作为液压马达使用，带动变量泵I，蓄能器中的压力油经变量泵I、液控单向阀和梭阀进入液压马达的进油口，这样回转液压马达制动时的机械能被转化为液压能，通过蓄能器的充压和释放，不断的被循环使用。

本发明提供的挖掘机液压混合动力系统，其有益效果在于，可有效吸收挖掘机回转制动时的能量，并在挖掘机反向回转时释放出来，从而实现能量的回收利用，同时保护了液压系统和元件，避免了液压冲击和溢流发热，并提高了液压元件、机械零件的使用寿命。该装置结构简洁、控制简单，使用、操作、安装、维修方便。

本发明与现有电混合动力相比，本发明的优点是：

1.本发明控制原理简单可行、所用元器件少，安装简单，布管布线方便，成本低，且易于实现，仅从回转马达的进出油口引出压力油至液压蓄能器，即可有效实现能量的回收使用，且安装位置集中在回转马达一侧；

2.将制动时由于挖掘机上部回转时的惯性产生的机械能转换为液压能，来循环利用；只采用液压元件，不需要电器元件，与电混合动力相比，单位功率的重量小，体积小，占用空间小，安装与检修非常方便；

3.操纵控制方便，采用液压阀和双向变量泵来改变液流的压力、流量和流动方向并实现无级调速。工作安全性好易于实现过载保护；

4.与电混合动力相比，响应快，动态特性好；

5.与电混合动力相比，液压混合动力全部通过液压系统和液压元件来实现，无高压电容、发电电动机等难制造、价格高的电器件，安全、绿色、环保。

附图说明

图1是本发明一个实施例的整体结构示意图；

图中标注：

1.变量泵I；2.变量泵II；3.单向阀；4.换向阀I；5.蓄能器；6.梭阀I，7.换向阀II；8.梭阀II。

具体实施方式

下面参照附图，结合一个实施例，对本发明提供的挖掘机液压混合动力系统进行详细的说明。

实施例

参照图1，本实施例的挖掘机液压混合动力系统，与挖掘机的液压回转马达连接，它包括相背联结的变量泵I1、变量泵II2，以及单向阀3、换向阀I4、换向阀II7、蓄能器5、梭阀I6、梭阀II8，梭阀两端连接回转马达的进出油口，变量泵I、变量泵II分别通过换向阀与两个梭阀连接，蓄能器5与换向阀I4连接，变量泵II2通过单向阀3与蓄能器5连接。

本实施例的挖掘机液压混合动力系统，当回转马达开始正向回转时假设A口进油，B口出油，回转马达液压系统产生的高压油由A口经梭阀II后到换向阀II而截止，此时液压制动延时阀前的压力油为0，不能打开换向阀II。尽管回转先导操作阀的先导压力同时也被输送到换向阀I，打开换向阀I，但蓄能器5中尚未贮存液压能或贮存的液压能已释放过。变量泵II是停止的，不能带动变量泵I旋转。

当正向回转完成，回转制动时，液压制动延时阀前的压力油被引至换向阀II，打开换向阀II，回转马达液压系统产生的高压油由B口经梭阀I和换向阀II进入变量泵I，此时变量泵I作为液压马达使用，带动变量泵II旋转，打开单向阀3，此时换向阀I截止，向蓄能器5充压，完成充压过程。这样回转马达制动时的机械能被转化为液压能，液压能通过变量泵I被转换为机械能。机械能通过变量泵II又被转化为液压能，在蓄能器贮存。

当反向旋转时，回转先导操作阀的先导压力同时也被输送到换向阀I、换向阀II，打开换向阀I、换向阀II，，蓄能器中的压力油经换向阀I进入变量泵II，变量泵II作为液压马达使用，带动变量泵I，变量泵I产生的压力油经换向阀II和梭阀I进入马达的进油口，这样蓄能器液压能，通过变量泵II被转换为机械能。机械能通过变量泵I又被转化为液压能，向回转马达供油。通过蓄能器的充压和释放，不断的被循环使用。

Claims (1)

1.一种挖掘机液压混合动力系统，与挖掘机的液压回转马达连接，其特征在于：它安装在挖掘机的液压回转马达一侧，挖掘机液压混合动力系统包括相背联结的变量泵I、变量泵II，以及单向阀、换向阀I、换向阀II、蓄能器、梭阀I、梭阀II，梭阀II两端连接回转马达的进出油口，变量泵I通过换向阀II与梭阀I、梭阀II连接，变量泵II通过换向阀I与梭阀I连接，蓄能器与换向阀I连接，变量泵II通过单向阀与蓄能器连接。