CN103244516B - 拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置，旨在提供一种能量转化率高、能量密度大、重量轻、结构简单的拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置。它包括动臂、斗杆、拉簧蓄能油缸，其中拉簧蓄能油缸包括缸筒、活塞杆、第一凸台、第一连接盘、第二凸台、第二连接盘、多条拉簧。本发明可实现挖掘机挖掘作业时，在斗杆下降过程中，对斗杆的重力势能进行回收，转化为拉簧的弹性势能；在斗杆举升过程中，将拉簧储存的弹性势能转化为斗杆的重力势能，从而实现挖掘机斗杆重力势能回收再生，达到节能减排的目的。

Description

拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置

技术领域

本发明涉及一种重力势能回收再生装置，更确切的说是一种拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置。

背景技术

在大中型液压挖掘机挖掘时，斗杆的举升和下降动作都由发动机驱动液压泵经液压换向阀控制斗杆油缸进行，由于斗杆的自重较大，不仅将斗杆的重力势能白白浪费，而且会加大发动机的工作负荷，增加油耗，不利于挖掘机的节能减排。

现有的挖掘机斗杆重力势能回收再生装置多采用液压回收方式，其存在结构复杂、能量转化率低、动态响应慢、重量大、成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种能量转化率高、能量密度大、重量轻、结构简单的拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置。

为解决上述技术问题，本发明的拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置，它包括：动臂、斗杆，其特征在于：它还包括拉簧蓄能油缸。

其中，所述拉簧蓄能油缸的缸筒吊耳与动臂铰接，拉簧蓄能油缸的活塞杆吊耳与斗杆的上端部铰接；所述拉簧蓄能油缸的缸筒的中部位置沿外周向设有第一凸台，所述拉簧蓄能油缸的活塞杆在靠近其活塞杆吊耳的端部位置沿外周向设有第二凸台；在第一凸台靠近缸筒吊耳一侧的第一圆环端面固定连接有第一连接盘，在第一连接盘的外周沿其轴线方向对称设有多个拉簧挂钩，通过该多个拉簧挂钩可对称安装多条拉簧，每条拉簧的一端通过第一连接盘的拉簧挂钩与第一连接盘的一端面固定连接，每条拉簧的另一端通过第二连接盘外周沿轴线方向对称设置的拉簧挂钩与第二连接盘的一端面固定连接，第二连接盘与第二凸台靠近活塞杆吊耳的第二圆环端面固定连接。

所述拉簧蓄能油缸的活塞杆设有油道、第一油口、第二油口，第一油口和第二油口通过油道连通，第一油口位于有杆腔一侧且靠近活塞的活塞杆的一端，第二油口位于靠近活塞杆吊耳的活塞杆的另一端。

所述拉簧的最大拉伸量大于斗杆从最高位置下降到最低位置时活塞杆的行程。

在斗杆下降和举升过程中，缸筒的有杆腔的液压油通过活塞杆的第一油口、油道、第二油口与外部控制油路连通，缸筒的无杆腔的液压油通过相应的油口与外部控制油路连通。

挖掘机在进行挖掘作业，需要操纵斗杆不断地下降和举升。在斗杆下降过程中，斗杆连同铲斗的重心降低，在斗杆与铲斗的重力作用下，铰接在斗杆上的活塞杆吊耳拉动活塞杆从缸筒中伸长，经第二凸台拉动第二连接盘，第二连接盘将拉簧的一端拉伸，由于拉簧的另一端固定在第一连接盘上，第一连接盘固定在第一凸台上固定不动；因此，拉簧被拉长，将斗杆与铲斗的重力势能转换为拉簧的弹性势能储存起来。

在斗杆举升过程中，拉簧在弹力作用下收缩，拉簧连接在第二连接盘的一端拉动第二连接盘，第二连接盘通过第二凸台拉动活塞杆向缸筒内收缩，并通过铰接在斗杆上端的活塞杆吊耳拉动斗杆与铲斗一起举升，使斗杆与铲斗的重心升高，将斗杆下降过程中所回收储存在拉簧的弹性势能转换为斗杆与铲斗的重力势能，实现了其重力势能再生，从而减少了发动机对挖掘机斗杆举升过程中的动力输入，降低了发动机燃油消耗。

本发明与现有技术相比，其优点是：

本发明的拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置的蓄能部件采用了多条拉簧，直接将斗杆的重力势能转化为拉簧的弹性势能，结构简单、能量转化率高、动态响应快、重量轻、成本低。

附图说明

图1是本发明实施例拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置结构示意图。

图2是本发明实施例拉簧蓄能油缸轴向剖面结构示意图。

图3是本发明实施例图2中沿Ⅰ-Ⅰ线的径向剖面结构示意图。

图中：1.动臂2.斗杆3.拉簧蓄能油缸31.缸筒吊耳32.缸筒32a.第一凸台32b.第一圆环端面33.第一连接盘34.拉簧35.活塞杆35a.第二凸台35b.第二圆环端面35c.油道35d.第一油口35e.第二油口36.第二连接盘37.活塞杆吊耳

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细描述。

如图1~3所示，本发明实施例拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能再生装置，它包括：动臂1、斗杆2，其特征在于：它还包括拉簧蓄能油缸3。

其中，所述拉簧蓄能油缸3的缸筒吊耳31与动臂1铰接，拉簧蓄能油缸3的活塞杆吊耳37与斗杆2的上端部铰接；所述拉簧蓄能油缸3的缸筒32的中部位置沿外周向设有第一凸台32a，所述拉簧蓄能油缸3的活塞杆35在靠近其活塞杆吊耳37的端部位置沿外周向设有第二凸台35a；在第一凸台32a靠近缸筒吊耳31的第一圆环端面32b上固定连接有第一连接盘33，在第一连接盘33的外周沿其轴线方向对称设有十八个拉簧挂钩，可对称安装十八条拉簧34，每条拉簧34的一端通过该拉簧挂钩与第一连接盘33的一端面固定连接，每条拉簧34的另一端通过第二连接盘36外周沿轴线方向对称设置的拉簧挂钩并与第二连接盘36的一端面固定连接，第二连接盘36与第二凸台35a靠近活塞杆吊耳37的第二圆环端面35b固定连接。

所述拉簧蓄能油缸3的活塞杆35设有油道35c、第一油口35d、第二油口35e，第一油口35d和第二油口35e通过油道35c连通，第一油口35d位于有杆腔一侧且靠近活塞的活塞杆35的一端，第二油口35e位于靠近活塞杆吊耳37的活塞杆35的另一端。

所述拉簧34的最大拉伸量大于斗杆2从最高位置下降到最低位置时活塞杆35行程的10%～20%。

拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置工作原理：挖掘机在进行挖掘作业，需要操纵斗杆2不断地下降和举升。在斗杆2下降过程中，斗杆2连同铲斗的重心降低，在斗杆2与铲斗的重力作用下，铰接在斗杆2上的活塞杆吊耳37拉动活塞杆35从缸筒32中伸长，经第二凸台35a拉动第二连接盘36，第二连接盘36将拉簧34的一端拉伸，由于拉簧34的另一端固定在第一连接盘33上，第一连接盘33固定在第一凸台32a上固定不动；因此，拉簧34被拉长，将斗杆2与铲斗的重力势能转换为拉簧34的弹性势能储存起来。

在斗杆2举升过程中，拉簧34在弹力作用下收缩，拉簧34连接在第二连接盘36的一端拉动第二连接盘36，第二连接盘36通过第二凸台35a拉动活塞杆35向缸筒32内收缩，并通过铰接在斗杆2上的活塞杆吊耳37拉动斗杆2与铲斗一起举升，使斗杆2与铲斗的重心升高，将斗杆2下降过程中所回收储存在拉簧34的弹性势能转换为斗杆2与铲斗的重力势能，实现了其重力势能再生，从而减少了发动机对挖掘机斗杆2举升过程中的动力输入，降低了发动机燃油消耗。

在斗杆2下降和举升过程中，缸筒32的有杆腔的液压油通过活塞杆35的第一油口35d、油道35c、第二油口35e与外部控制油路连通，缸筒32的无杆腔的液压油通过相应的油口与外部控制油路连通。

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 (2)

1.一种拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置，它包括：动臂（1）、斗杆（2），其特征在于：

它还包括拉簧蓄能油缸（3）；

所述拉簧蓄能油缸（3）的缸筒吊耳（31）与动臂（1）铰接，所述拉簧蓄能油缸（3）的活塞杆吊耳（37）与斗杆（2）的上端部铰接；

所述拉簧蓄能油缸（3）的缸筒（32）的中部位置沿外周向设有第一凸台（32a），所述拉簧蓄能油缸（3）的活塞杆（35）在靠近其活塞杆吊耳（37）的端部位置沿外周向设有第二凸台（35a）；在第一凸台（32a）靠近缸筒吊耳（31）一侧的第一圆环端面（32b）固定连接有第一连接盘（33），在第一连接盘（33）的外周沿其轴线方向对称设有多个拉簧挂钩，通过该多个拉簧挂钩可对称安装多条拉簧（34），每条拉簧（34）的一端通过第一连接盘（33）的拉簧挂钩与第一连接盘（33）的一端面固定，每条拉簧（34）的另一端通过第二连接盘（36）外周沿轴线方向对称设置的拉簧挂钩与第二连接盘（36）的一端面固定，第二连接盘（36）与第二凸台（35a）靠近活塞杆吊耳（37）的第二圆环端面（35b）固定连接；

所述拉簧蓄能油缸（3）的活塞杆（35）设有油道（35c）、第一油口（35d）、第二油口（35e），第一油口（35d）和第二油口（35e）通过油道（35c）连通，第一油口（35d）位于有杆腔一侧且靠近活塞的活塞杆（35）的一端，第二油口（35e）位于靠近活塞杆吊耳（37）的活塞杆（35）的另一端。

2.如权利要求1所述拉簧蓄能油缸式挖掘机斗杆重力势能回收再生装置，其特征在于：所述的拉簧（34）的最大拉伸量大于斗杆（2）从最高位置下降到最低位置时活塞杆（35）的行程。