CN103148031A - 一种液压动臂回路节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压动臂回路节能控制系统,包括第一油箱、第一液压泵、第一多路阀,液压缸、液压马达、发电机、蓄电池、第二油箱、电机以及连接第二油箱的第二液压泵;当液压缸的液压杆收回时,液压缸的无杆腔中的液压油通过液压马达为蓄电池充电储能,当液压杆伸出时,蓄电池与电机连接,将第二油缸中的液压油加入液压杆的无杆腔中。本发明的优点是通过传感器实时监控回路运行状态,高效回收能量,并有效利用回收的能量,节能效果好。
Description
技术领域
本发明是涉及工程机械节能技术领域的液压系统,特别涉及一种可以应用于多个液压机械领域的液压动臂回路节能控制系统。
背景技术
目前各种液压器件在工程机械领域的应用十分广泛,其中以液压动臂的使用尤为广泛,液压动臂以液压驱动往复运动实现工程机械的工作。
目前在工程机械领域中,挖掘机被广泛应用,但是液压挖掘机的能量利用率比较低,在液压动臂的伸出和收回的两个过程,都需要液压泵进行驱动,液压动臂重力势能得不到高效回收,大部分的液压能消耗在多路阀的节流口上,还有一部分转化为热能,使元件发热,极易损坏。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种液压动臂回路节能控制系统。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种液压动臂回路节能控制系统,包括第一油箱、第一液压泵、第一多路阀,液压缸、液压马达、发电机、蓄电池、第二油箱、电机以及连接第二油箱的第二液压泵;所述第一油箱包括出油口和回油口;第一多路阀包括第一油口,第二油口、第三油口和第四油口共四个油口;液压缸包括有杆腔、无杆腔以及液压杆;第一油箱的出油口依次通过管道连接第一液压泵、以及第一多路阀的第一油口,同时第一油箱的第二油口通过管道连接第一多路阀的第二油口;第一多路阀的第三油口通过管道连接液压缸的有杆腔;液压缸的无杆腔通过设有第一单向阀的管道连接液压马达以及第一多路阀的第三油口;第一多路阀的第四油口通过管道连接液压缸的无杆腔;液压马达连接发电机,发电机连接蓄电池,蓄电池通过一开关连接电机,电机驱动第二液压泵;第二液压泵通过管道连接液压缸的无杆腔;当液压缸的液压杆收回时,液压缸的无杆腔中的液压油通过液压马达为蓄电池充电储能,当液压杆伸出时,蓄电池与电机连接,将第二油缸中的液压油加入液压杆的无杆腔中。
本发明中,第一单向阀后的管道设有支路连接一第二多路阀,第二多路阀连接一气囊式蓄能器,第二多路阀由控制器控制。
本发明中,第一油箱包括旁路安全油口,第一液压泵与第一多路阀的第一油口连接的管道上设有连接旁路安全油口的第一旁路管道,第一旁路管道上设有第一溢流阀。
本发明中,包括第二溢流阀,第一多路阀的第三油口与液压缸的有杆腔连接的管道上设有连接所述第一油箱的第二旁路管道,第二旁路管道上设有第二溢流阀。
本发明中,第一多路阀的第四油口与液压缸的无杆腔连接的管道上设有第二单向阀。
本发明中,第二液压泵与液压缸的无杆腔连接的管道上设有第三单向阀和液压传感器。
本发明中,液压缸的液压杆上设有速度传感器和压力传感器。
本发明中,包括一控制器,分别连接所述第一多路阀、液压传感器、速度传感器、压力传感器以及蓄电池的开关。本发明中,所有多路阀可以采用电磁阀结构。
本发明中,液压马达与第一多路阀的第三油口上设有第四单向阀。
本发明中,蓄电池与一电量计相连,电量计与所述控制器相连。
本发明中,第一油箱和第二油箱可以合并为一个油箱,也可以是各自独立的两个油箱。
本发明的目的是采用传感器实时监控液压回路的工作情况,通过控制器控制各执行元件高效有序的工作,回收动臂的重力势能,并将重力势能转化为电能,电能的释放来驱动液压泵工作,实现动臂下降重力势能的最大化回收,达到节能的效果。
有益效果:本发明的优点是通过传感器实时监控回路运行状态,高效回收能量,并有效利用回收的能量,节能效果好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是实施例用于液压挖掘机动臂回路的一个液压节能控制原理图。
图2是实施例液压动臂下降原理图。
图3是实施例液压动臂上升原理图。
具体实施方式
本发明公开了一种液压动臂回路节能控制系统,包括第一油箱、第一液压泵、第一多路阀,液压缸、液压马达、发电机、蓄电池、第二油箱、电机以及连接第二油箱的第二液压泵;所述第一油箱包括出油口和回油口;第一多路阀包括第一油口,第二油口、第三油口和第四油口共四个油口;液压缸包括有杆腔、无杆腔以及液压杆;第一油箱的出油口依次通过管道连接第一液压泵、以及第一多路阀的第一油口,同时第一油箱的第二油口通过管道连接第一多路阀的第二油口;第一多路阀的第三油口通过管道连接液压缸的有杆腔;液压缸的无杆腔通过设有第一单向阀的管道连接液压马达以及第一多路阀的第三油口,液压缸的无杆腔的进口管道上设有液压流量计;第一多路阀的第四油口通过管道连接液压缸的无杆腔;液压马达连接发电机,发电机连接蓄电池,蓄电池通过一开关连接电机,电机驱动第二液压泵;第二液压泵通过管道连接液压缸的无杆腔;当液压缸的液压杆收回时,液压缸的无杆腔中的液压油通过液压马达为蓄电池充电储能,当液压杆伸出时,蓄电池与电机连接,将第二油缸中的液压油加入液压杆的无杆腔中。第一单向阀后的管道设有支路连接一第二多路阀,第二多路阀连接一气囊式蓄能器。第一油箱包括旁路安全油口,第一液压泵与第一多路阀的第一油口连接的管道上设有连接旁路安全油口的第一旁路管道,第一旁路管道上设有第一溢流阀。包括第二溢流阀,第一多路阀的第三油口与液压缸的有杆腔连接的管道上设有连接所述第一油箱的第二旁路管道,第二旁路管道上设有第二溢流阀。第一多路阀的第四油口与液压缸的无杆腔连接的管道上设有第二单向阀。第二液压泵与液压缸的无杆腔连接的管道上设有第三单向阀和液压传感器,第二液压泵与第二油缸之间的管道上设有第四单向阀,第二液压泵与第三单向阀和之间的管道上设有第三旁路管道,第三旁路管道上设有第三溢流阀。液压缸的液压杆上设有速度传感器和压力传感器。包括一控制器,分别连接所述第一多路阀、液压传感器、速度传感器、压力传感器以及蓄电池的开关。液压马达与第一多路阀的第三油口上设有第四单向阀。蓄电池与一电量计相连,电量计与所述控制器相连。
具体实施例
如图1所示,本实施例公开了一种液压挖掘机动臂回路节能控制系统,包括液压泵2、14,多路阀3、10,液压缸5、气囊式蓄能器9、液压马达19及其它液压控制元件和执行元件。在控制系统中具有速度传感器6对动臂下降速度进行检测,位移传感器7对动臂下降位移进行检测,压力传感器11对液压泵14输出压力进行检测。
回路中具有控制器8,控制器8接收传感器6、7、11送出的信号,输出经运算处理后的信号,并将输出的信号送至多路阀3、10,保证回路的正常运行。
油箱1包括出油口1b、回油口1a、1d以及旁路安全油口1c。所述的液压泵2是主要的液压控制元件,通过电动机驱动,入口与油箱1b口相连,出口与多路阀3的3T口、溢流阀17的入口相连,溢流阀17的出口连接油箱1的旁路安全油口1c。当改变多路阀3的节流口大小,可以改变液压泵2的排量,达到节流的效果。
所述的多路阀3是一个三位四通的电磁换向阀,包括3A、3B、3P、3T四个油口。多路阀3的油口3P连接回油口1a。O型中位机能,其右位含有一个节流阀,该节流阀受压力传感器11控制,可以改变节流口大小,从而来改变液压泵2的排量,在动臂上升时起到节流节能的好处。
回路中的溢流阀4入口与液压缸5的有杆腔5b相连,出口与油箱1回油口1d相连,在系统的回油路上连接溢流阀,造成回油阻力,形成背压,背压可以改善执行元件的运动平稳性,背压大小可以根据需要调节溢流阀的调定压力获得。
速度传感器6与位移传感器7相连,控制动臂液压缸工作时的速度和位移,当速度传感器6检测到动臂下降时出现迟缓或停止工作时,发出信号给控制器8,控制器8经运算处理后输出信号给多路阀10,使多路阀10右位工作,10P与10A口连通,液压油经过流量计21、单向阀22回收势能至气囊式蓄能器9。位移传感器7检测到动臂下降结束时,发出信号给控制器8,控制器8经运算处理后输出信号给多路阀3,多路阀3右位工作,3T与3B口连通,3P与3A口连通,动臂开始上升,同时控制器8输出信号给电动开关23,蓄电池26供电,液压泵14工作,这里实现了回收势能的释放。
气囊式蓄能器9与多路阀10相连,实现动臂势能的回收,当多路阀10右位工作后,10P与10A口连通,重力势能进入气囊式蓄能器9,暂时储存起来,当动臂下降结束后,气囊式蓄能器9通过多路阀10继续驱动液压马达19工作,实现下降势能的最大化回收。
液压泵19入口通过单向阀22、流量计21与液压缸5的无杆腔5c相连,出口通过单向阀18与多路阀3的3A口相连,动臂下降时,液压缸5无杆腔5c中液压油回油驱动液压马达19工作,将回收的液压能通过发电机24、转换器28转换成电能储存在蓄电池26中,当电量计27检测到蓄电池26已充电完毕后,发出信号给控制器8,控制器8输出信号给电控开关23,蓄电池26开始放电,电机25工作,液压泵14工作,液压泵14通过单向阀15从油箱16的出油口16a吸入液压油进入液压缸5的无杆腔5c,推动活塞,使动臂上升。
溢流阀13入口与液压泵14出口相连,出口与油箱16的回油口16b相连,在变量泵系统中,溢流阀用来限定系统的最高压力,起过载保护的作用。
压力传感器11与单向阀12相连,单向阀12的入口又接到液压泵14的出口,对液压泵14的输出压力进行检测,通过控制器8输出信号控制多路阀3节流口开度大小,控制液压泵2的流量,当蓄电池26中电量释放完毕后,多路阀3的节流口开度为最大,液压泵2作为动臂上升的主要驱动源。
单向阀20出口与流量计21连到液压缸5的无杆腔5c,入口与多路阀3的3B口相连,控制液压油的单向流动。
单向阀15入口与油箱16的出油口16a相连,出口与液压泵14入口相连,当液压泵14工作时,液压油通过单向阀15吸入液压泵14。
单向阀18入口与液压马达19出口相连,出口与液压缸5的有杆腔5b相连,动臂下降时,液压缸5无杆腔5c排出的液压油流经流量计21、单向阀22进入液压泵19后,通过单向阀18回到液压缸5的有杆腔5b,这样当发动机在低转速和液压泵低流量时,可防止挖掘机动臂因重力作用迅速下降而使液压缸5有杆腔5b产生吸空,实现了流量的再生。
多路阀10是一个二位二通电磁换向阀,10A口与气囊式蓄能器9相连,10P口与液压马达19的入口相连,当控制器8输出信号给多路阀10后,多路阀10右位工作,10P与10A口相连,重力势能暂时储存在气囊式蓄能器9中,实现了能量的回收。
本实施例中,油箱1和16也可以采用一个油箱的设计。
以下是液压回路的具体动作和节能控制过程描述。
如图2所示,挖掘机动臂下降时,多路阀3左位工作,3T与3A口连通,3P与3B口连通,液压油从油箱1出油口1b经液压泵2到多路阀3的3T口流入液压缸5的有杆腔5b,液压缸5无杆腔5c中的液压油经流量计21、单向阀22流入液压马达19,液压马达19开始工作,将动臂的重力势能通过发电机24、变换器28转换为电能储存在蓄电池26中,实现了重力势能的回收,作为驱动液压泵14的动力源。一部分油液流经液压马达19后从单向阀18进入液压缸5的有杆腔5b,实现流量再生。动臂下降过程中,由于马达的排量是有限的,如果回油不能及时排出,就会造成动臂下降过慢甚至停止,导致无法进行正常的工作,故当速度传感器6检测到动臂下降过慢或者停止时,发送信号到控制器8,控制器8经过运算处理后输出信号给多路阀10,多路阀10右位工作,10P与10A口连通,液压油从液压缸5无杆腔5c出来后经过流量计21、单向阀22、多路阀10进入到气囊式蓄能器9中暂时储存起来,当动臂液压缸5压力不足或者下降结束后,气囊式蓄能器继续驱动液压马达19运转,实现下降势能的最大化回收。
如图3所示,位移传感器7检测到动臂下降结束后,发出信号给控制器8,控制器8输出信号给多路阀3,多路阀3右位工作,3T与3B口连通,3P与3A口连通,动臂开始上升,此时多路阀3右位的节流阀开度比较小,当电量计27检测到蓄电池26充电完毕后,发出信号给控制器8,控制器8经运算处理后输出信号给电动开关23,蓄电池26放电驱动液压泵14工作,液压泵14通过单向阀15将油箱16中的液压油吸入工作,液压油流经单向阀12、压力传感器11、流量计21进入液压缸5的无杆腔5c,动臂上升,当压力传感器11检测到液压泵14输出压力不足时,发出信号给控制器8,控制器8经过运算处理后输出信号给多路阀3,使多路阀3的节流口开度变大,这时液压泵2作为主要控制元件,将油箱1中的液压油经多路阀3的3T口经3B口送到液压缸5无杆腔5c,驱动动臂上升。过程中通过减小液压泵2的排量,达到节能的目的。
本发明提供了一种液压动臂回路节能控制系统,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,包括第一油箱、第一液压泵、第一多路阀,液压缸、液压马达、发电机、蓄电池、第二油箱、电机以及连接第二油箱的第二液压泵;
所述第一油箱包括出油口和回油口;第一多路阀包括第一油口,第二油口、第三油口和第四油口共四个油口;液压缸包括有杆腔、无杆腔以及液压杆;
第一油箱的出油口依次通过管道连接第一液压泵、以及第一多路阀的第一油口,同时第一油箱的回油口通过管道连接第一多路阀的第二油口;第一多路阀的第三油口通过管道连接液压缸的有杆腔;液压缸的无杆腔通过设有第一单向阀的管道连接液压马达以及第一多路阀的第三油口;第一多路阀的第四油口通过管道连接液压缸的无杆腔;液压马达连接发电机,发电机连接蓄电池,蓄电池通过一开关连接电机,电机驱动第二液压泵;第二液压泵通过管道连接液压缸的无杆腔;
当液压缸的液压杆回收时,液压缸的无杆腔中的液压油通过液压马达为蓄电池充电储能,当液压杆伸出时,蓄电池与电机连接,将第二油缸中的液压油加入液压杆的无杆腔中。
2.根据权利要求1所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,第一单向阀后的管道设有支路连接一第二多路阀,第二多路阀连接一气囊式蓄能器。
3.根据权利要求1所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,第一油箱包括旁路安全油口,第一液压泵与第一多路阀的第一油口连接的管道上设有连接旁路安全油口的第一旁路管道,第一旁路管道上设有第一溢流阀。
4.根据权利要求3所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,包括第二溢流阀,第一多路阀的第三油口与液压缸的有杆腔连接的管道上设有连接所述第一油箱的第二旁路管道,第二旁路管道上设有第二溢流阀。
5.根据权利要求2所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,第一多路阀的第四油口与液压缸的无杆腔连接的管道上设有第二单向阀。
6.根据权利要求5所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,第二液压泵与液压缸的无杆腔连接的管道上设有第三单向阀和压力传感器。
7.根据权利要求6所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,液压缸的液压杆上设有速度传感器和位移传感器。
8.根据权利要求7所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,包括一控制器,分别连接所述第一多路阀、第二多路阀、位移传感器、速度传感器、压力传感器、电量计以及蓄电池的开关。
9.根据权利要求8所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,液压马达与第一多路阀的第三油口上设有第四单向阀。
10.根据权利要求9所述的一种液压动臂回路节能控制系统,其特征在于,蓄电池与一电量计相连,电量计与所述控制器相连。
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