CN102635142B - 装载机蓄能节能液压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装载机蓄能节能液压系统，包括液压泵、高压蓄能器、低压蓄能器、液压控制单元。其中，液压控制单元集成安装有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第一安全阀、第二安全阀、第三安全阀、压力传感器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、第四电磁比例换向阀。本发明储存装载机在动臂和转斗不动作时发动机的能量和车辆制动过程的能量，利用低压蓄能器回收动臂下降过程的能量，在动臂和转斗动作过程中由高压蓄能器和液压泵同时提供工作液压，这样可以使发动机始终在一个相对恒功率的经济工况下运行，提高装载机的工作效率，降低油耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压系统，更具体地说，本发明涉及一种装载机蓄能节能液压系统。
背景技术
装载机广泛应用于矿场、基建、道路维修等施工场合，主要是以铲装土石、矿物等散状物料为主。由于其操作简单便捷，可大量节省人力，提高工作效率，装载机已经成为重要的工程机械。
现有技术中，装载机液压系统包括液压泵、动臂油缸、转斗油缸、安全阀、滤油器、双作用安全阀、动臂手动联滑阀、转斗手动联滑阀以及开式油箱。装载作业过程包括行驶、铲掘、动臂举升、落铲斗、落动臂等进行循环作业，其中铲掘过程需要最大的发动机负荷，降落过程发动机仍然驱动油泵运转且不能回收动臂下落的势能，制动过程也无法回收装载机的动能， 因而装载机的油耗高、装载作业效率低。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种降低装载机的油耗、提高装载作业效率的装载机蓄能节能液压系统。
为解决上述技术问题，本发明通过采用高压蓄能器、低压油箱和液压控制单元，实现液压能量的存储、分配、回收和释放，其技术方案为：
一种装载机蓄能节能液压系统，包括液压泵、高压蓄能器、低压蓄能器、动臂油缸、转斗油缸、滤油器、液压控制单元，其特征在于：
液压控制单元集成安装有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第一安全阀、第二安全阀、第三安全阀、压力传感器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、第四电磁比例换向阀，液压控制单元设有与外部油路连接的油口7a、油口7b、油口7c、油口7d、油口7e、油口7f、油口7g、油口7h；
其中，第一电磁换向阀的P1油口与第一单向阀的P2进油口、液压控制单元的7a油口连通，第一电磁换向阀的T1油口与液压控制单元的7b油口、第一安全阀的T16出油口、第四电磁比例换向阀的T14油口、第一电磁比例换向阀的T4油口、第三电磁比例换向阀的T12油口、第二电磁比例换向阀的T5油口、第二安全阀的T11出油口、第二单向阀的P10进油口、第三安全阀的T9出油口、第三单向阀的P8进油口连通；
第一单向阀的T2出油口与第二电磁换向阀的P3油口、第一安全阀的P16油口连通；
第二电磁换向阀的T3油口与第四电磁比例换向阀的P14油口、第一电磁比例换向阀的P4油口、第三电磁比例换向阀的P12油口、第二电磁比例换向阀的P5油口、液压控制单元的7e油口、液压控制单元的7f油口连通；
第一电磁比例换向阀的A4油口与第二电磁比例换向阀的B5油口、液压控制单元的7h油口连通，第一电磁比例换向阀的B4油口与第二电磁比例换向阀的A5油口、液压控制单元的7g油口连通；
第四电磁比例换向阀的A14油口与第三电磁比例换向阀的B12油口、第三安全阀的P9进油口、第三单向阀的T8出油口、液压控制单元的7c油口连通，第四电磁比例换向阀的B14油口与第三电磁比例换向阀的A12油口、第二安全阀的P11进油口、第二单向阀的T10出油口、液压控制单元的7d油口连通；
液压控制单元的7a油口与液压泵的出油口连通，液压控制单元的7b油口通过回油管与低压蓄能器的回油口连通，液压控制单元的7c油口与转斗油缸的小腔连通，液压控制单元的7d油口与转斗油缸的大腔连通，液压控制单元的7e油口与压力传感器连通，液压控制单元的7f油口与高压蓄能器连通，液压控制单元的7g油口与动臂油缸的小腔连通，液压控制单元的7h油口与动臂油缸的大腔连通；
高压蓄能器是活塞式或气囊式蓄能器，低压蓄能器是充气式蓄能器，高压蓄能器的工作压力是18～35MPa，低压蓄能器的工作压力是0.5～5.5MPa。
第一电磁换向阀、第二电磁换向阀是二位二通电磁换向阀；第三电磁换向阀、第四电磁换向阀、第五电磁换向阀和第六电磁换向阀是二位四通电磁换向阀。
本发明与现有技术相比，其优点是：储存装载机在动臂和转斗不动作时发动机的能量和车辆制动过程的能量，利用低压蓄能器回收动臂下降过程的能量，在动臂和转斗动作过程中由高压蓄能器和泵同时提供工作液压，这样可以使发动机始终在一个相对恒功率的经济工况下运行，提高装载机的工作效率，降低油耗。
附图说明
图1是现有装载机液压系统图。
图2是本发明实施例的装载机蓄能节能液压系统图。
图中：1.第一电磁换向阀，2.第一单向阀，3、第二电磁换向阀，4.第一电磁比例换向阀，5.第二电磁比例换向阀，6.液压泵，7.液压控制单元，8.第三单向阀，9.第三安全阀，10.第二单向阀，11.第二安全阀，12.第三电磁比例换向阀，13. 转斗油缸，14.第四电磁比例换向阀，15.低压蓄能器，16.第一安全阀，17.动臂油缸，18.高压蓄能器，19.压力传感器，20.滤油器，21.转斗手动联滑阀，22. 动臂手动联滑阀，23. 开式油箱。
具体实施方式
图1是现有装载机液压系统，包括液压泵6、动臂油缸17、转斗油缸13、第一安全阀16、滤油器20、动臂手动联滑阀22、转斗手动联滑阀21、第三单向阀8、第三安全阀9、第二单向阀10、第二安全阀11、开式油箱23。装载机工作时，通过操纵转斗手动联滑阀21控制转斗油缸13的工作实现转斗铲土、卸土，通过操纵动臂手动联滑阀22实现控制动臂油缸17工作实现动臂的举升、下降。在装载机装载作业时，转斗铲土、卸土和动臂的举升、下降完全依靠发动机驱动油泵运转进行工作，既不能回收利用动臂下降过程中的能量，也不能回收利用装载机的制动能量。
图2所示本发明实施例的装载机蓄能节能液压系统，包括液压泵6、高压蓄能器18、低压蓄能器15、动臂油缸17、转斗油缸13、滤油器20、液压控制单元7，其特征在于：
液压控制单元7集成安装有第一单向阀2、第二单向阀10、第三单向阀8、第一安全阀16、第二安全阀11、第三安全阀9、压力传感器19、第一电磁换向阀1、第二电磁换向阀3、第一电磁比例换向阀4、第二电磁比例换向阀5、第三电磁比例换向阀12、第四电磁比例换向阀14，液压控制单元7设有与外部油路连接的油口7a、油口7b、油口7c、油口7d、油口7e、油口7f、油口7g、油口7h；
其中，第一电磁换向阀1的P1油口与第一单向阀2的P2进油口、液压控制单元7的7a油口连通，第一电磁换向阀1的T1油口与液压控制单元7的7b油口、第一安全阀16的T16出油口、第四电磁比例换向阀14的T14油口、第一电磁比例换向阀4的T4油口、第三电磁比例换向阀12的T12油口、第二电磁比例换向阀5的T5油口、第二安全阀11的T11出油口、第二单向阀10的P10进油口、第三安全阀9的T9出油口、第三单向阀8的P8进油口连通；
第一单向阀2的T2出油口与第二电磁换向阀3的P3油口、第一安全阀16的P16油口连通；
第二电磁换向阀3的T3油口与第四电磁比例换向阀14的P14油口、第一电磁比例换向阀4的P4油口、第三电磁比例换向阀12的P12油口、第二电磁比例换向阀5的P5油口、液压控制单元7的7e油口、液压控制单元7的7f油口连通；
第一电磁比例换向阀4的A4油口与第二电磁比例换向阀5的B5油口、液压控制单元7的7h油口连通，第一电磁比例换向阀4的B4油口与第二电磁比例换向阀5的A5油口、液压控制单元7的7g油口连通；
第四电磁比例换向阀14的A14油口与第三电磁比例换向阀12的B12油口、第三安全阀9的P9进油口、第三单向阀8的T8出油口、液压控制单元7的7c油口连通，第四电磁比例换向阀14的B14油口与第三电磁比例换向阀12的A12油口、第二安全阀11的P11进油口、第二单向阀10的T10出油口、液压控制单元7的7d油口连通；
液压控制单元7的7a油口与液压泵6的出油口连通，液压控制单元7的7b油口通过回油管与低压蓄能器15的回油口连通，液压控制单元7的7c油口与转斗油缸13的小腔连通，液压控制单元7的7d油口与转斗油缸13的大腔连通，液压控制单元7的7e油口与压力传感器19连通，液压控制单元7的7f油口与高压蓄能器18连通，液压控制单元7的7g油口与动臂油缸17的小腔连通，液压控制单元7的7h油口与动臂油缸17的大腔连通；
高压蓄能器18是活塞式或气囊式蓄能器，低压蓄能器15是充气式蓄能器，高压蓄能器18的工作压力是18～25Mpa，低压蓄能器15的工作压力是0.5～2.5MPa。
第一电磁换向阀1、第二电磁换向阀3是二位二通电磁换向阀；第一电磁比例换向阀4、第二电磁比例换向阀5、第三电磁比例换向阀14和第四电磁比例换向阀12是二位四通电磁比例换向阀。
液压泵6的进油口与滤油器20的出油口连通，滤油器20的进油口与低压蓄能器15的出油口连通。
下面对该装载机蓄能节能液压系统的工作过程作进一步的说明：
动臂举升的工作过程为：控制第一电磁换向阀1的电磁线圈4a通电电流，第一电磁比例换向阀的电磁线圈4a通电后，高压液压油从高压蓄能器18流出，经过第一电磁比例换向阀4的P4、A4油口进入动臂油缸16大腔，动臂举升速度可通过改变第一电磁比例换向阀的电磁线圈4a的通电电流进行调节；与此同时，第二电磁换向阀3通电，第二电磁换向阀3通电后将来自液压泵6的高压液压油经单向阀2、第二电磁换向阀3的P3、T3油口、第一电磁比例换向阀4的P4、A4油口后，与从高压蓄能器18流出的高压液压油合流，进入动臂油缸17的大腔，使动臂举升过程中在不增加发动机负荷的情况下，加速动臂举升速度，通过装载效率。而动臂油缸17小腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通过第一电磁比例换向阀4的B4油口、T4油口进入低压蓄能器15。
动臂下降的工作过程为：控制第二电磁比例换向阀的电磁线圈5a通电电流，第二电磁比例换向阀的电磁线圈5a通电后，高压液压油从高压蓄能器18流出，经过第二电磁比例换向阀5的P5、A5油口进入动臂油缸17小腔，而动臂油缸17大腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通过第二电磁比例换向阀5的B5油口、T5油口进入低压蓄能器15，使低压蓄能器15内气体压力升高，从而可以将动臂下降过程中的重力势能以气体压力势能的方式储存在低压蓄能器15中，动臂下落速度可通过改变第二电磁比例换向阀的电磁线圈5a的通电电流进行调节。
转斗上转的工作过程为：控制第三电磁比例换向阀的电磁线圈12a的通电电流，第三电磁比例换向阀的电磁线圈12a通电后，高压液压油从高压蓄能器18流出，经过第三电磁比例换向阀12的P12、A12油口进入转斗油缸13的大腔，动臂举升速度可通过改变第三电磁比例换向阀的电磁线圈12a的通电电流进行调节；与此同时，第二电磁换向阀3通电，第二电磁换向阀3通电后将来自液压泵6的高压液压油经单向阀2、第二电磁换向阀3的P3、T3油口后，与从高压蓄能器18流出的高压液压油合流，进入转斗油缸13的大腔，使转斗举升过程在不增加发动机负荷的情况下，加速转斗举升速度，提高装载效率，而转斗油缸13小腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通过第三电磁比例换向阀12的B12油口、T12油口进入低压蓄能器15。
转斗下转的工作过程为：控制第四电磁比例换向阀的电磁线圈14a的通电电流，第四电磁比例换向阀的电磁线圈14a通电后，高压液压油从高压蓄能器18流出，经过第四电磁比例换向阀14的P1、A14油口进入转斗油缸13的小腔，而转斗油缸13大腔的油液在油缸活塞的作用下，依次通过第四电磁比例换向阀14的B14油口、T14油口进入低压蓄能器15，使低压蓄能器15内气体压力升高，从而将动臂下降过程中的重力势能以气体压力势能的方式储存在低压蓄能器15中，动臂下落速度可通过改变第四电磁比例换向阀的电磁线圈14a的通电电流进行调节。
制动能量回收的工作过程为：当装载机制动时，控制第二电磁换向阀的电磁线圈3a通电，第二电磁换向阀的电磁线圈3a通电后，液压油从液压泵6的出油口泵出，经过单向阀2、第二电磁换向阀3的P3和T3油口进入高压蓄能器18，使高压蓄能器18的压力升高，将装载机的动能转化为气压势能存储在高压蓄能器18中。
液压泵卸荷的工作过程为：当压力传感器19的检测压力大于等于高压蓄能器18的最高工作压力25MPa控制第一电磁换向阀1的电磁线圈1a通电，液压泵6的出油口流出的液压油直接流回低压蓄能器15。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种装载机蓄能节能液压系统，包括液压泵（6）、高压蓄能器（18）、低压蓄能器（15）、动臂油缸（17）、转斗油缸（13）、滤油器（20）、液压控制单元（7），其特征在于：
所述液压控制单元（7）集成安装有第一单向阀（2）、第二单向阀（10）、第三单向阀（8）、第一安全阀（16）、第二安全阀（11）、第三安全阀（9）、压力传感器（19）、第一电磁换向阀（1）、第二电磁换向阀（3）、第一电磁比例换向阀（4）、第二电磁比例换向阀（5）、第三电磁比例换向阀（12）、第四电磁比例换向阀（14），液压控制单元（7）设有与外部油路连接的油口7a、油口7b、油口7c、油口7d、油口7e、油口7f、油口7g、油口7h；
其中，第一电磁换向阀（1）的P1油口与第一单向阀（2）的P2进油口、液压控制单元（7）的7a油口连通，第一电磁换向阀（1）的T1油口与液压控制单元（7）的7b油口、第一安全阀（16）的T16出油口、第四电磁比例换向阀（14）的T14油口、第一电磁比例换向阀（4）的T4油口、第三电磁比例换向阀（12）的T12油口、第二电磁比例换向阀（5）的T5油口、第二安全阀（11）的T11出油口、第二单向阀（10）的P10进油口、第三安全阀（9）的T9出油口、第三单向阀（8）的P8进油口连通；
第一单向阀（2）的T2出油口与第二电磁换向阀（3）的P3油口、第一安全阀（16）的P16油口连通；
第二电磁换向阀（3）的T3油口与第四电磁比例换向阀（14）的P14油口、第一电磁比例换向阀（4）的P4油口、第三电磁比例换向阀（12）的P12油口、第二电磁比例换向阀（5）的P5油口、液压控制单元（7）的7e油口、液压控制单元（7）的7f油口连通；
第一电磁比例换向阀（4）的A4油口与第二电磁比例换向阀（5）的B5油口、液压控制单元（7）的7h油口连通，第一电磁比例换向阀（4）的B4油口与第二电磁比例换向阀（5）的A5油口、液压控制单元（7）的7g油口连通；
第四电磁比例换向阀（14）的A14油口与第三电磁比例换向阀（12）的B12油口、第三安全阀（9）的P9进油口、第三单向阀（8）的T8出油口、液压控制单元（7）的7c油口连通，第四电磁比例换向阀（14）的B14油口与第三电磁比例换向阀（12）的A12油口、第二安全阀（11）的P11进油口、第二单向阀（10）的T10出油口、液压控制单元（7）的7d油口连通；
液压控制单元（7）的7a油口与液压泵（6）的出油口连通，液压控制单元（7）的7b油口通过回油管与低压蓄能器（15）的回油口连通，液压控制单元（7）的7c油口与转斗油缸（13）的小腔连通，液压控制单元（7）的7d油口与转斗油缸（13）的大腔连通，液压控制单元（7）的7e油口与压力传感器（19）连通，液压控制单元（7）的7f油口与高压蓄能器（18）连通，液压控制单元（7）的7g油口与动臂油缸（17）的小腔连通，液压控制单元（7）的7h油口与动臂油缸（17）的大腔连通。
2.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述高压蓄能器（18）是活塞式或气囊式蓄能器。
3.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述低压蓄能器（15）是充气式蓄能器。
4.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述第一电磁换向阀（1）是二位二通电磁换向阀。
5.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述第二电磁换向阀（3）是二位二通电磁换向阀。
6.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述第一电磁比例换向阀（4）是二位四通电磁比例换向阀。
7.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述第二电磁比例换向阀（5）是二位四通电磁比例换向阀。
8.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述第三电磁比例换向阀（12）是二位四通电磁比例换向阀。
9.如权利要求1所述的装载机蓄能节能液压系统，其特征在于：所述第四电磁比例换向阀（14）是二位四通电磁比例换向阀。
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