CN103437389B - 一种复合动作能量再生结构、方法及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合动作能量再生结构、方法及挖掘机，属于机械制造领域，包括设于主油路中的第一油缸(1)、第二油缸(6)、以及控制第一油缸(1)和第二油缸(6)动作的第一控制阀(8)和第二控制阀(5)。第一控制阀(8)和第二控制阀(5)上分别包括控制第一油缸(1)和第二油缸(6)动作的第一开关和第二开关。还包括第一开关阀(2)和单向阀(4)。第一开关阀(2)和单向阀(4)相连。第一油缸(1)的大腔依次通过第一开关阀(2)和单向阀(4)与第二油缸(6)的大腔相连。本发明的技术方案通过开关阀和单向阀，实现复合动作的能量利用，一方面进一步提高了工作效率，降低了燃油消耗，提高整机的操作便捷性；另一方面可减少对第二油缸大腔的供油，实现节能。

Description

一种复合动作能量再生结构、方法及挖掘机

技术领域

本发明属于机械设备制造领域，涉及一种能量再生结构，尤其涉及一种挖掘机的复合动作能量再生结构、方法及挖掘机。

背景技术

当前工程机械中，挖掘机的使用得到极大的推广与应用，其油耗、工作效率和操作便捷性是各主机制造公司、研发机构和客户的主要关注对象。在挖掘机操作中，动臂、斗杆等构件的频繁动作，加上各自自重产生的惯性运动，导致液压能量的损失，同时增加了液压系统的油温，从而降低了液压元件的寿命，机器的工作效率，提高了燃油消耗率，进一步降低了整机操作便捷性。为克服动臂和斗杆的自重产生的惯性运动造成的液压能量损失，目前有针对动臂、斗杆单独的能量回收或者再生研究应用。

其中，动臂再生是在动臂下降动作时，由于动臂自重的原因，将动臂油缸大腔的液压油一部分再生回动臂油缸小腔，其余回油至油箱。斗杆再生是在斗杆挖掘动作时，由于斗杆自重的原因，将斗杆油缸小腔的液压油再生至斗杆油缸大腔，与主泵提供的液压油一起为斗杆油缸大腔供油。

但是挖掘机在实际工作中，为了提高工作效率和操作的便捷性，动臂和斗杆复合动作使用很频繁，在动臂下降和斗杆挖掘同时动作时，动臂油缸大腔有富余的液压油回至油箱，造成能量的浪费。斗杆油缸小腔再生给油缸大腔的液压油不能满足油缸大腔的要求，需要主泵提供液压油。

发明内容

有鉴于此，本发明通过开关阀和单向阀，实现复合动作的时候，第一油缸大腔的高压油一部分再生到第二油缸大腔，实现复合动作的能量利用，一方面进一步提高了工作效率，降低了燃油消耗，提高整机的操作便捷性；另一方面可减少对第二油缸大腔的供油，实现节能。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一方面，提供一种复合动作能量再生结构，包括设于主油路中的第一油缸、第二油缸、以及控制所述第一油缸和第二油缸动作的第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀和第二控制阀上分别包括控制所述第一油缸和第二油缸动作的第一开关和第二开关，还包括第一开关阀和单向阀，所述第一开关阀和所述单向阀相连，所述第一油缸的大腔依次通过所述第一开关阀和单向阀与所述第二油缸的大腔相连。

优选的，还包括第二开关阀，所述第一油缸的大腔依次通过所述第一开关阀、第二开关阀和单向阀与所述第二油缸的大腔相连。

优选的，所述第一开关阀包括与所述第一油缸相连的阀体、与所述阀体相连的控制器，所述控制器与所述第一控制阀的第一开关相连。

优选的，还包括先导油路，所述第一开关阀和第二开关阀的开关通过所述先导油路分别与所述第一控制阀、第二控制阀的第一开关、第二开关相连。

优选的，所述第一开关阀和第二开关阀均为两位两通阀。

优选的，所述第一控制阀和第二控制阀均为三位六通阀。

优选的，所述第一油缸为动臂油缸，所述第二油缸为斗杆油缸，所述第一控制阀的第一开关控制第一油缸动臂下降，所述第二控制阀的第二开关控制第二油缸斗杆挖掘。

另一方面，提供一种复合动作能量再生方法，通过如上所述复合动作能量再生结构，所述方法包括如下步骤：

步骤1，所述第一控制阀的第一开关控制第一油缸动作，所述第二控制阀的第二开关控制第二油缸动作；

步骤2，打开所述第一开关阀和单向阀使得所述第一油缸的大腔依次通过所述第一开关阀和单向阀与所述第二油缸的大腔相通。

优选的，所述第一开关阀和第二开关阀的开关通过先导油路分别与所述第一控制阀、第二控制阀的第一开关、第二开关相连。

另一方面，提供一种挖掘机，,包括如上所述复合动作能量再生结构。

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

1、动臂油缸大腔液压油提供给斗杆油缸大腔，可提高挖掘机在动臂下降和斗杆挖掘复合动作时的工作效率，提升操作便捷性。

2、动臂油缸大腔液压油提供给斗杆油缸大腔，减少主泵对斗杆油缸的供油的同时，提升了动臂油缸大腔高压液压油的利用率，降低能量损失的同时，进一步降低燃油消耗。

3、由于燃油消耗下降，整机的发热量减少，这样可提升整机系统的稳定性、可靠性、元器件的寿命。

4、能量再生系统结构设计简单，易于内置或外置于主阀，易于实现，且成本较低，可靠性高。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例复合动作能量再生结构的结构示意图；

图2是本发明实施例复合动作能量再生结构的实施效果示意图。

其中，1为第一油缸、2为第一开关阀、3为第二开关阀、4为单向阀、5为第二控制阀、6为第二油缸、7为油箱、8为第一控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图1中所示的本发明的实施例的一种复合动作能量再生结构，包括设于主油路中的第一油缸1、第二油缸6、以及控制第一油缸1和第二油缸6动作的第一控制阀8和第二控制阀5。第一控制阀8和第二控制阀5上分别包括控制第一油缸1和第二油缸6动作的第一开关和第二开关。还包括第一开关阀2和单向阀4。第一开关阀2和单向阀4相连。第一油缸1的大腔依次通过第一开关阀2和单向阀4与第二油缸6的大腔相连。

本发明的实施例通过开关阀和单向阀，在实现复合动作的时候，第一油缸大腔的高压油一部分再生到油箱7，一部分再生到第二油缸大腔，实现复合动作的能量利用，一方面进一步提高了工作效率，降低了燃油消耗，提高整机的操作便捷性；另一方面可减少对第二油缸大腔的供油，实现节能。

如图1中所示，在本发明的实施例中，实线所示为主油路，虚线所示为先导油路，第一油缸1优选为动臂油缸，第二油缸6优选为斗杆油缸，第一开关阀2和第二开关阀3优选为两位两通开关阀，第一控制阀8和第二控制阀5优选为三位六通阀。并如图1中所示，第一控制阀8的先导开关左位为动臂上升，右位为动臂下降；第二控制阀5的先导开关左位为斗杆挖掘，右位为斗杆卸载。

先导油路作用两位两通开关阀和三位六通阀，推动阀芯的移动，改变主油路高压油的去向，最终实现挖掘机的动作。

如图1所示，其中第一开关阀2的左位为动臂下降，第二开关阀3的左位为斗杆挖掘。通过先导油路的先导压力判断第一开关阀2、第二开关阀3的工作位置，无先导压力第一开关阀2、第二开关阀3为关闭状态，无先导压力第二控制阀5、第一控制阀8为中位状态。

并结合如图2所示，当需进行动臂斗杆复合动作时候，即动臂下降，斗杆挖掘时，先导油路推动第一控制阀8阀芯向右移动至动臂下降位置，同时推动第一开关阀2阀芯向左移动至开启状态，同时先导油路推动第二控制阀5向左移动至斗杆挖掘位置，同时推动第二开关阀3阀芯向左移动至开启状态。当斗杆油缸大腔压力小于动臂大腔压力时，实现动臂大腔液压油再生给斗杆大腔；当斗杆油缸大腔压力大于动臂大腔压力时，通过单向阀4的作用将斗杆大腔与动臂大腔分离。

在本发明的实施例中，第一开关阀2主要用于在动臂提升时，防止动臂油缸大腔液压油窜入斗杆油缸大腔。第二开关阀3主要用于在动臂单独下降时，防止动臂油缸大腔液压油进入斗杆油缸大腔。

单向阀4主要是用于在斗杆油缸大腔压力大于动臂油缸大腔压力时，斗杆油缸液压油不会窜入动臂油缸大腔。

此外，本发明的实施例还可应用在铲斗卸载，斗杆挖掘的复合动作的时候，实现铲斗斗杆复合能量再生。第一开关阀2、第二开关阀3、单向阀4可以作为一个联合阀体，同样实现本方案中的动臂斗杆，铲斗斗杆复合能量再生功能。

另外，本发明实施例第一开关阀2、第二开关阀3亦可采用电磁开关阀和控制器结合的形式。通过检测控制阀操作手柄的先导信号，由控制器与阀体控制此开关阀实现本案的功能。

本发明的实施例中还包括一种复合动作能量再生方法，通过如上所述复合动作能量再生结构。方法包括如下步骤：

步骤1，第一控制阀的第一开关控制第一油缸动作，第二控制阀的第二开关控制第二油缸动作；

步骤2，打开第一开关阀和单向阀使得第一油缸的大腔依次通过第一开关阀和单向阀与第二油缸的大腔相通。

此外，本发明的实施例中还包括一种挖掘机，设有如上述的复合动作能量再生结构。由于上述复合动作能量再生结构具有上述技术效果，因此，设有该复合动作能量再生结构的挖掘机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种复合动作能量再生结构，包括设于主油路中的第一油缸(1)、第二油缸(6)、以及控制所述第一油缸(1)和第二油缸(6)动作的第一控制阀(8)和第二控制阀(5)，所述第一控制阀(8)和第二控制阀(5)上分别包括控制所述第一油缸(1)和第二油缸(6)动作的第一开关和第二开关，其特征在于，还包括第一开关阀(2)、单向阀(4)和第二开关阀(3)，所述第一油缸(1)的大腔依次通过所述第一开关阀(2)、第二开关阀(3)和单向阀(4)与所述第二油缸(6)的大腔相连，还包括先导油路，所述第一开关阀(2)和第二开关阀(3)的开关通过所述先导油路分别与所述第一控制阀(8)、第二控制阀(5)的第一开关、第二开关相连，通过先导油路的先导压力判断第一开关阀(2)、第二开关阀(3)的工作位置，无先导压力第一开关阀(2)、第二开关阀(3)为关闭状态，无先导压力第二控制阀(5)、第一控制阀(8)的第一开关和第二开关关闭，复合动作时，先导油路推动第一控制阀(8)和第二控制阀(5)第一开关和第二开关开启，同时推动第一开关阀(2)和第二开关阀(3)开启状态，当第二油缸(6)油缸大腔压力小于第一油缸(1)大腔压力时，实现第一油缸(1)大腔液压油再生给第二油缸(6)大腔；当第二油缸(6)油缸大腔压力大于第一油缸(1)大腔压力时，通过单向阀(4)的作用将第二油缸(6)大腔与第一油缸(1)大腔分离。

2.如权利要求1所述的复合动作能量再生结构，其特征在于，所述第一开关阀(2)包括与所述第一油缸(1)相连的阀体、与所述阀体相连的控制器，所述控制器与所述第一控制阀(8)的第一开关相连。

3.如权利要求1所述的复合动作能量再生结构，其特征在于，所述第一开关阀(2)和第二开关阀(3)均为两位两通阀。

4.如权利要求3所述的复合动作能量再生结构，其特征在于，所述第一控制阀(8)和第二控制阀(5)均为三位六通阀。

5.如权利要求4所述的复合动作能量再生结构，其特征在于，所述第一油缸(1)为动臂油缸，所述第二油缸(6)为斗杆油缸，所述第一控制阀(8)的第一开关控制第一油缸(1)动臂下降，所述第二控制阀(5)的第二开关控制第二油缸(6)斗杆挖掘。

6.一种复合动作能量再生方法，通过如权利要求1所述复合动作能量再生结构，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，所述第一控制阀(8)的第一开关控制第一油缸(1)动作，所述第二控制阀(5)的第二开关控制第二油缸(6)动作；

步骤2，打开所述第一开关阀(2)和单向阀(4)使得所述第一油缸(1)的大腔依次通过所述第一开关阀(2)和单向阀(4)与所述第二油缸(6)的大腔相通。

7.如权利要求6所述的复合动作能量再生方法，其特征在于，所述第一开关阀(2)和第二开关阀(3)的开关通过先导油路分别与所述第一控制阀(8)、第二控制阀(5)的第一开关、第二开关相连。

8.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述复合动作能量再生结构。