CN103422530A - 一种挖掘机液压回转节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机液压回转节能系统，在现有的液压回转系统基础上，增设了第二单向阀组、三位四通液控换向阀、液控单向阀、二位三通电磁换向阀、蓄能器、梭阀、压力继电器；制动时马达变泵经第二单向阀组将油压入蓄能器储存；蓄能器供油和主泵经主控换向阀的供油都经过三位四通液控换向阀控制；蓄能器在高液位时压力继电器闭合，二位三通电磁换向阀换位使先导阀至主控换向阀液控口的通道断开，因此主控换向阀关闭，蓄能器独立供油驱动马达；蓄能器到达低液位时压力继电器断开，二位三通电磁换向阀回位使先导阀至主控换向阀液控口的油路导通，打开主控换向阀接替蓄能器供油；因而制动能量得到回收和利用。

Description

一种挖掘机液压回转节能系统

技术领域

本发明涉及挖掘机液压系统，尤其涉及一种挖掘机液压回转节能系统。

背景技术

如图1所示，挖掘机主要由下车部分1、回转装置2、上部转台3及工作装置4组成。回转装置采用液压驱动技术，由发动机带动液压泵提供液压动力，驱动液压回转马达通过减速机构驱动挖掘机上部转台3和工作装置4旋转。挖掘作业时一般回转装置处于液压制动状态，以保证工作装置在确定的位置进行有效的挖掘作业。挖掘装满铲斗后，需要回转运动到达卸料位置卸料，卸料完成后，需要回转运动返回挖掘位置。

如图2所示，为液压挖掘机液压系统的回转子系统。回转时，通过操作先导阀5，使主控换向阀4移位到左位或右位，使主油路液压油经主控换向阀4进入并驱动液压马达1旋转，通过减速机构6，驱动上部转台绕齿圈7回转。制动时，主控换向阀4回到中位，液压马达1在惯性力驱动下变成泵，泵出的油打开过载阀3回油到油箱，另一侧单向阀2打开补油进入马达1的进口，此时的制动压力为过载阀3的调定压力。

据统计，回转制动所消耗的能量占作业液压能量总消耗20%～30%。

为了充分节能和回收回转系统的能量，当前研究热点是采用混合动力的方法，用发电/电动机替换回转液压马达，制动时，惯性能量经发电机转化为电能存储在蓄电池和电容内，启动时再放电驱动电动机回转，但制动回收的电能不够用于启动的需求，所以一般还需要利用发动机带动发电机发电补充回转所需电能。油电混合动力系统的缺点是系统复杂，成本高，电池或超级电容寿命低,这在一定程度上抵消了采用这种技术所能取得的节能效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种挖掘机液压回转节能系统，在保持原有的回转启动、制动性能基本不变的同时，在原有的回转液压系统基础上，增设一套能量回收和利用系统，取得高效节能效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种挖掘机液压回转节能系统，包括主控换向阀4、过载补油阀组、液压马达1、先导操纵阀组、油箱13；

所述过载补油阀组由第一单向阀组和过载阀组构成，所述第一单向阀组包括2个单向阀2，所述过载阀组包括2个过载阀3；

所述先导操纵阀组包括了2个先导阀5；

第一单向阀组的2个单向阀2的进口与2个过载阀3的出口共同连接在一起，并再与油箱13连接，该第一单向阀组的2个单向阀的出油口分别连接液压马达1的进出主油路；2个过载阀3的进油口分别与液压马达1的进出主油路连接，所述主控换向阀4的P油口接油泵、O油口接油箱13；

还包括第二单向阀组6、三位四通液控换向阀9、液控单向阀7、二位三通电磁换向阀12、蓄能器11、梭阀10、压力继电器8；

所述第二单向阀组6由2个单向阀构成，该2个单向阀的出口并联后再与三位四通液控换向阀9的P油口和液控单向阀7的进油口连接；该2个单向阀的两个进油口分别连接液压马达1的进出主油路；

所述三位四通液控换向阀9的O油口连接油箱，三位四通液控换向阀9的A油口、B油口分别与液压马达1的进出主油路连接，所述三位四通液控换向阀9的两侧液控口分别与2个先导阀5的出油口连接；所述三位四通液控换向阀9在中位时，P油口、O油口、A油口和B油口全部封闭；

所述液控单向阀7的出油口与蓄能器11出油口连接，液控单向阀7的进油口与第二单向阀组的出口相连；

所述液控单向阀7为外泄式，液控进油口与梭阀10的出油口连接，液控出油口与二位三通电磁换向阀12的A油口连接；

所述蓄能器11的出口油路与液控单向阀7的出油口连接，同时还与压力继电器8的液控口连接；

所述二位三通电磁换向阀12的P油口与梭阀10的出口连接，A油口与主控换向阀4的一侧液控油口连接、同时还与液控单向阀7的液控油出口连接，O油口接油箱13；

所述梭阀10的2个进油口分别与先导操纵阀组的2个先导阀5的出油口连接，梭阀10的出油口与二位三通电磁换向阀12的P油口连接；

所述压力继电器8的液控口与蓄能器11出口连接，压力继电器8的电输出端通过电路与二位三通电磁换向阀12的电控接头连接，压力继电器8的电输入端与电源连接；

所述主控换向阀4的A油口和B油口中的其中一个油口封闭，未密封的油口与三位四通液控换向阀9的P油口连接，所述主控换向阀4的一侧液控口与二位三通电磁换向阀12的A油口连接，另一侧液控口接油箱13。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

（1）蓄能器提供动力时，主控换向阀在中位，不影响其它阀操纵，可以与其它操纵复合动作。

（2）制动时过载阀处于关闭状态，消除了原有液压噪音。

（3）蓄能器如果采用皮囊式时，低压状态蓄能器内可保证合理油位，防止蓄能器损坏。

（4）蓄能器出口采用液控单向阀可防止不回转工作时蓄能器高压油泄漏。

（5）本挖掘机液压回转节能系统，技术手段简便易行，成本低，利用了原有的回转液压系统，取得高效节能效果。

（6）挖掘机回转时的制动能量得到回收，回收效率高。

（7）制动能量用于启动过程，并与液压泵供油无冲击接替，避免了液压泵启动溢流损失。

附图说明

图1为现有挖掘机的构造示意图。

图2为现有挖掘机回转液压系统示意图。

图3为本发明挖掘机液压回转节能系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图3所示。本发明挖掘机液压回转节能系统，包括主控换向阀4、过载补油阀组、液压马达1、先导操纵阀组、油箱13；

所述过载补油阀组由第一单向阀组和过载阀组构成，所述第一单向阀组包括2个单向阀2，所述过载阀组包括2个过载阀3；

所述先导操纵阀组包括了2个先导阀5；

第一单向阀组的2个单向阀2的进口与2个过载阀3的出口共同连接在一起，并再与油箱13连接，该第一单向阀组的2个单向阀的出油口分别连接液压马达1的进出主油路；2个过载阀3的进油口分别与液压马达1的进出主油路连接，所述主控换向阀4的P油口接油泵、O油口接油箱13；

本挖掘机液压回转节能系统，还包括第二单向阀组6、三位四通液控换向阀9、液控单向阀7、二位三通电磁换向阀12、蓄能器11、梭阀10、压力继电器8；

所述第二单向阀组6由2个单向阀构成，该2个单向阀的出口并联后再与三位四通液控换向阀9的P油口和液控单向阀7的进油口连接；该2个单向阀的两个进油口分别连接液压马达1的进出主油路；

所述三位四通液控换向阀9的O油口连接油箱，三位四通液控换向阀9的A油口、B油口分别与液压马达1的进出主油路连接，所述三位四通液控换向阀9的两侧液控口分别与2个先导阀5的出油口连接；所述三位四通液控换向阀9在中位时，P油口、O油口、A油口和B油口全部封闭；

所述液控单向阀7的出油口与蓄能器11出油口连接，液控单向阀7的进油口与第二单向阀组的出口相连；

所述液控单向阀7为外泄式，液控进油口与梭阀10的出油口连接，液控出油口与二位三通电磁换向阀12的A油口连接；

所述蓄能器11的出口油路与液控单向阀7的出油口连接，同时还与压力继电器8的液控口连接；

所述二位三通电磁换向阀12的P油口与梭阀10的出口连接，A油口与主控换向阀4的一侧液控油口连接、同时还与液控单向阀7的液控油出口连接，O油口接油箱13；

所述梭阀10的2个进油口分别与先导操纵阀组的2个先导阀5的出油口连接，梭阀10的出油口与二位三通电磁换向阀12的P油口连接；

所述压力继电器8的液控口与蓄能器11出口连接，压力继电器8的电输出端通过电路与二位三通电磁换向阀12的电控接头连接，压力继电器8的电输入端与电源连接；

所述主控换向阀4的A油口和B油口中的其中一个油口封闭，未密封的油口与三位四通液控换向阀9的P油口连接，所述主控换向阀4的一侧液控口与二位三通电磁换向阀12的A油口连接，另一侧液控口接油箱13。

本发明工作原理如下：

如果蓄能器11的液位处于低位、低压状态，即达到压力继电器8关闭所对应的压力时，继电器8根据蓄能器11的压力信号断开电路，二位三通电磁换向阀12的阀位见如图3，当操纵打开先导阀5的其中一个回转启动时，先导油流打开三位四通液控换向阀9，同时也经梭阀10、二位三通电磁换向阀12打开主控换向阀4，液压泵（图中未示出）供油经主控换向阀4、三位四通液控换向阀9进入液压马达1，驱动马达1旋转，液压马达1排出的油经三位四通液控换向阀9的O油口流回油箱13，由于泵设置的供油压力低于蓄能器11低液位时压力，故由液压泵来的压力油不能进入蓄能器11，因此蓄能器11不动；

如果蓄能器11的液位处于上位、高压状态，即高于压力继电器8所设置的压力时，压力继电器8根据蓄能器11的压力信号闭合电路，二位三通电磁换向阀12的阀位换位，经梭阀10到主控换向阀4的油路被断开，当操纵先导阀5驱动回转时，先导油打开三位四通液控换向阀9的同时也打开液控单向阀7，蓄能器11内的油液经三位四通液控换向阀9进入液压马达1，驱动马达1旋转，液压马达1排出的油经三位四通液控换向阀9的O油口流回油箱13，这一过程中完全靠蓄能器11的高压油驱动，主控换向阀4不动，液压泵（图中未示出）无载荷运转；

如果蓄能器11的油逐步减少并接近用完时，压力继电器8根据蓄能器11的压力信号断开电路，二位三通电磁换向阀12的阀位回到图示阀位，由先导阀5到主控换向阀4液控口的油路导通，主控换向阀4打开，液压泵会接替蓄能器11继续供油。

回转制动时，操纵先导阀5回位关闭，主控换向阀4和三位四通液控换向阀9都回到中位关闭油路，液压马达1在惯性力驱动下变为泵，泵出的油通过主油路打开第二单向阀组6其中的一个单向阀和液控单向阀7进入蓄能器11将液压能储存起来，直至回转运动完全停止。

只要蓄能器11内有油，即液位高于压力继电器8设定的液位，就会首先使用蓄能器11内的油，如果蓄能器11的油用完，液压泵的油就会接替，这个转换过程是连续的。

回转系统不工作时，先导阀5回位，液控单向阀7的液控进出口都与油箱13接通，液控单向阀7可起到封闭作用，防止蓄能器11内的高压油泄漏。

如上所述便可较好地实现本发明。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种挖掘机液压回转节能系统，包括主控换向阀、过载补油阀组、液压马达、先导操纵阀组、油箱；

所述过载补油阀组由第一单向阀组和过载阀组构成，所述第一单向阀组包括2个单向阀，所述过载阀组包括2个过载阀；

所述先导操纵阀组包括了2个先导阀；

第一单向阀组的2个单向阀的进口与2个过载阀的出口共同连接在一起，并再与油箱连接，该第一单向阀组的2个单向阀的出油口分别连接液压马达的进出主油路；2个过载阀的进油口分别与液压马达的进出主油路连接，所述主控换向阀的P油口接油泵、O油口接油箱；

其特征在于：

还包括第二单向阀组、三位四通液控换向阀、液控单向阀、二位三通电磁换向阀、蓄能器、梭阀、压力继电器；

所述第二单向阀组由2个单向阀构成，该2个单向阀的出口并联后再与三位四通液控换向阀的P油口和液控单向阀的进油口连接；该2个单向阀的两个进油口分别连接液压马达的进出主油路；

所述三位四通液控换向阀的O油口连接油箱，三位四通液控换向阀的A油口、B油口分别与液压马达的进出主油路连接，所述三位四通液控换向阀的两侧液控口分别与2个先导阀的出油口连接；所述三位四通液控换向阀在中位时，P油口、O油口、A油口和B油口全部封闭；

所述液控单向阀的出油口与蓄能器出油口连接，液控单向阀的进油口与第二单向阀组的出口相连；

所述液控单向阀为外泄式，液控进油口与梭阀的出油口连接，液控出油口与二位三通电磁换向阀的A油口连接；

所述蓄能器的出口油路与液控单向阀的出油口连接，同时还与压力继电器的液控口连接；

所述二位三通电磁换向阀的P油口与梭阀的出口连接，A油口与主控换向阀的一侧液控油口连接、同时还与液控单向阀的液控油出口连接，O油口接油箱；

所述梭阀的2个进油口分别与先导操纵阀组的2个先导阀的出油口连接，梭阀的出油口与二位三通电磁换向阀的P油口连接；

所述压力继电器的液控口与蓄能器出口连接，压力继电器的电输出端通过电路与二位三通电磁换向阀的电控接头连接，压力继电器的电输入端与电源连接。

2.根据权利要求1所述的挖掘机液压回转节能系统，其特征在于，所述主控换向阀的A油口和B油口中的其中一个油口封闭，未密封的油口与三位四通液控换向阀的P油口连接，所述主控换向阀的一侧液控口与二位三通电磁换向阀的A油口连接，另一侧液控口接油箱。

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