CN103452149B - 挖掘机动臂势能回收液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机动臂势能回收液压控制装置，第一液动阀与两个并联的动臂油缸的有杆腔相连，第二液动阀与斗杆油缸相连；与动臂油缸的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路通过液控单向阀、蓄能器和第一电磁阀后与第二液动阀相连；第二路通过第二电磁阀通向第一液动阀；或通过第一电磁阀通向液压马达，液压马达输出端与发电机相连。本发明合理回收、充分利用了动臂势能，将动臂势能产生的高压回油输入蓄能器后释放液压能与主泵油路一起合流供给斗杆油缸；或将液压能合流驱动液压马达，液压马达带动发电机，实现液压能到电能的转换转化。本发明适用范围广、转换形式多样，对于中、大型挖掘机的节能效果尤为显著。

Description

挖掘机动臂势能回收液压控制装置

技术领域

 本发明涉及一种工程机械的能量回收装置，尤其是一种回收挖掘机动臂势能的装置，属于工程机械技术领域。

背景技术

挖掘机的工作装置由动臂、斗杆、铲斗三部分顺序铰接而成，配上各种不同的作业机具后，用于完成挖掘、起重、装载、平整场地、推土和凿击等作业。挖掘机作业时，动臂频繁地举升与下落，动臂在举升后积蓄了动臂本体以及与其顺序铰接的斗杆、铲斗、斗杆油缸和铲斗油缸等合成的较大的动臂重力势能（以下简称动臂势能），该动臂势能经过动臂油缸转变为大量的液压能储存在动臂油缸中。常见工况下，这部分能量随着动臂下降转变成动臂油缸内液压油的热量，这不仅浪费能量，而且还使液压油温度上升，需要专门的液压油冷却器冷却液压油。特别是在夏季高温环境下作业时，温度较高的液压油容易泄漏，同时给液压泵、阀、管接头和其他液压元件的正常工作带来不稳定因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种能合理回收、利用动臂势能的挖掘机动臂势能回收液压控制装置，不仅可以避免上述问题，同时也实现了节能的目的。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种挖掘机动臂势能回收液压控制装置，包括主液压泵、液压主控阀单元、系统溢流阀、节流阀、液控单向阀、蓄能器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀，所述液压主控阀单元包括第一液动阀、第二液动阀和溢流阀，所述主液压泵输出端串接第一液动阀和第二液动阀的中位常开端后与溢流阀相连，主液压泵输出端还旁接系统溢流阀，第一液动阀第一输出端与两个并联的动臂油缸的有杆腔相连，第二液动阀第一输出端与斗杆油缸的无杆腔相连，第二液动阀第三输出端与斗杆油缸的无杆腔相连，第二液动阀第三输出端与斗杆油缸的有杆腔相连；与两个并联的动臂油缸的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路顺次通过节流阀、液控单向阀、第一单向阀、蓄能器、第二单向阀和第一电磁阀常闭端后与第二液动阀第三输入端相连；第二路通过第二电磁阀常开端通向第一液动阀第三输出端；与两个并联的动臂油缸有杆腔连接的液压油路通过第二电磁阀后通向第一液动阀第三输出端。

    本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

    前述的挖掘机动臂势能回收液压控制装置，其中液控单向阀的控制端和第一液动阀的控制端相连后通先导操纵装置；主控制器分别与压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

前述的挖掘机动臂势能回收液压控制装置，其中所述液压主控阀单元包括第一液动阀和溢流阀，与两个并联的动臂油缸的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路顺次通过节流阀、液控单向阀、第一单向阀、蓄能器、第二单向阀和第一电磁阀常闭端通向液压马达，所述液压马达输出端与发电机相连；第二路通过第二电磁阀常开端通向第一液动阀第三输出端。

    本发明合理回收、充分利用了动臂势能，将动臂下降时的动臂势能产生的动臂油缸无杆腔的高压回油不经主控阀单元的第一液动阀和第二液动阀回油而是输入压力较低的蓄能器，蓄能器平稳释放储存的液压能，该液压能经主阀单元与主泵油路一起合流供给斗杆油缸；或者将动臂油缸无杆腔的高压回油和蓄能器储存的液压能合流驱动液压马达，液压马达带动发电机，实现液压能到电能的转换转化，电能可以用蓄电池收集，也可以直接用来驱动挖掘机的相关电器件，使得挖掘机液压系统减少了这部分高压回油产生的热量，减少了能量消耗，实现节能降耗的目的。本发明适用范围广、转换形式多样，对于中、大型挖掘机的节能效果尤为显著。

    本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明实施例一的液压原理图；

图2是本发明实施例二的液压原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示，本实施例包括主液压泵1、液压主控阀单元2、节流阀3、液控单向阀4、蓄能器5、压力传感器6、第一电磁阀7、第二电磁阀8和系统溢流阀100，液压主控阀单元包括第一液动阀21、第二液动阀22和溢流阀23，主液压泵1输出端串接第一液动阀21和第二液动阀22的中位常开端后与溢流阀23相连，主液压泵1为变量泵，系统溢流阀100旁接主液压泵1输出端，用于设定系统油压，溢流阀23用来控制主液压泵1的流量。

第二液动阀第一输出端221与斗杆油缸10的有杆腔相连，第二液动阀第三输出端223与斗杆油缸10的无杆腔相连。与两个并联的动臂油缸9的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路顺次通过节流阀3、液控单向阀4、第一单向阀101、蓄能器5、第二单向阀102和第一电磁阀7常闭端后与第二液动阀第三输入端224相连；第二路通过第二电磁阀8常开端通向第一液动阀第三输出端213，第一液动阀第一输出端211与两个并联的动臂油缸9的有杆腔相连。

    液控单向阀控制端41和第一液动阀控制端214相连后通先导操纵装置20（即操纵手柄装置）。本发明的主控制器30分别与压力传感器6、第一电磁阀7和第二电磁阀8电连接，主控制器30（MC)采用微电脑芯片控制。

实施例二

实施例二与实施例一的结构基本相同，不同部分如下：

液压主控阀单元2没有第二液动阀22，系统不连接斗杆油缸10；增设了液压马达40和发电机50，操作手柄控制的先导操纵阀20的先导压力油控制第一液动阀21的换向，实现动臂的动作。

与两个并联的动臂油缸9的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路顺次通过节流阀3、液控单向阀4、第一单向阀101、蓄能器5、第二单向阀102和第一电磁阀7常闭端通向液压马达30，液压马达30输出端与发电机40相连，第二路通过第二电磁阀8常开端通向第一液动阀第三输出端213。

实施例一的工作过程如下：

动臂下降时，动臂油缸9的有杆腔的高压油打开液控单向阀10，动臂油缸9无杆腔液压油经节流阀3以及第一单向阀101流向蓄能器5中；压力传感器6监测蓄能器5中的压力并反馈给主控制器30；主控制器30发送信号给第二电磁阀8，第二电磁阀8得电换向至左侧的工作位，工作位节流使得动臂油缸9无杆腔高压油不经第一液动阀21回油而是通过反向打开的液控单向阀4流向压力较低（5MPa）的蓄能器5，确保其蓄能，第二电磁阀8在动臂上升时不得电，不影响第一液动阀21向主阀往动臂油缸9无杆腔供油。第一电磁阀7不得电时，处于右位断开状态。蓄能器5中油压达到设定压力时，主控制器30发送信号给第一电磁阀7，第一电磁阀7换向到左侧工作位接通状态，左侧工作位带节流，使得蓄能器5中的液压油能平稳释放，不引起冲击。最后，蓄能器5释放的液压油经第二液动阀22与主液压泵1油路一起合流供给斗杆油缸10动作，加快了斗杆油缸10的作业速度，降低了主液压泵1的功率消耗。

实施例二的工作过程如下：

动臂下降过程中，液压系统各液压元件的工作过程与实施例一相同，所不同的是，蓄能器5中的高压液压油平稳释放后驱动液压马达40旋转，液压马达40带动发电机50，实现液压能转换成电能。

本发明除上述列举的两种外，还可以有其他的能量利用方式。本发明在中、大型挖掘机平地高频率快速作业时，节能效果尤为显著。

    除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种挖掘机动臂势能回收液压控制装置，包括主液压泵、系统溢流阀和液压主控阀单元，所述液压主控阀单元包括第一液动阀、第二液动阀和溢流阀，所述主液压泵输出端串接第一液动阀和第二液动阀的中位常开端后与溢流阀相连，主液压泵输出端还旁接系统溢流阀，第一液动阀第一输出端与两个并联的动臂油缸的有杆腔相连，第二液动阀第一输出端与斗杆油缸的有杆腔相连，第二液动阀第三输出端与斗杆油缸的无杆腔相连；其特征在于：还包括节流阀、液控单向阀、蓄能器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀，与两个并联的动臂油缸的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路顺次通过节流阀、液控单向阀、第一单向阀、蓄能器、第二单向阀和第一电磁阀常闭端后与第二液动阀第三输入端相连；第二路通过第二电磁阀常开端通向第一液动阀第三输出端。

2.如权利要求1所述的挖掘机动臂势能回收液压控制装置，其特征在于：液控单向阀的控制端和第一液动阀的控制端相连后通先导操纵装置。

3.如权利要求1所述的挖掘机动臂势能回收液压控制装置，其特征在于：主控制器分别与压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

4.如权利要求1所述的挖掘机动臂势能回收液压控制装置，其特征在于：所述液压主控阀单元包括第一液动阀和溢流阀，与两个并联的动臂油缸的无杆腔连接的液压油路分成两路，第一路顺次通过节流阀、液控单向阀、第一单向阀、蓄能器、第二单向阀和第一电磁阀常闭端通向液压马达，所述液压马达输出端与发电机相连，第二路通过第二电磁阀常开端通向第一液动阀第三输出端。