CN103643708A

CN103643708A - 一种液压挖掘机动臂节能系统

Info

Publication number: CN103643708A
Application number: CN201310681014.XA
Authority: CN
Inventors: 张为春; 刘攀; 崔盈利; 刘自刚
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: CN103643708B

Abstract

一种液压挖掘机动臂节能系统，属于挖掘机控制技术领域，包括：动臂油缸有杆腔（1），动臂油缸无杆腔（2），第三两位阀（3），蓄电池（4），发电机（5），液压变量马达（6）等，其特征在于：通过计算机控制单元控制第一两位阀（10）、第二两位阀（12）、第三两位阀（3）的开关情况以及换向阀(11)的不同位置得到不同的油路连接状况，使得在挖掘机动臂上升下降时，液压油都能够进行蓄能或发电，通过该系统可以很好的利用动臂下降时的液压能量，同时所需设备简单，价格便宜。

Description

一种液压挖掘机动臂节能系统

技术领域

本发明涉及一种液压挖掘机动臂节能系统，属于挖掘机控制技术领域。

背景技术

液压挖掘机动臂自重很大，在上升的过程中需要提供能量，而在下降的过程中是不需要消耗能量的，需要我们对其液压回路进行改善，最大限度的利用可再生能源，本发明提供了一种新型动臂节能系统，能够将液压挖掘机动臂下降时的能量进行有效的回收。

发明内容

本发明提供的一种新型挖掘机动臂节能系统，能够将液压挖掘机动臂下降时的能量转化为液压能储存在蓄能器中以及电能储存在蓄电池中。

一种液压挖掘机动臂节能系统，包括油箱（8），液压泵（9），溢流阀（7），第一两位阀（10），换向阀（11），第二两位阀（12），第一单向阀（13），蓄能器（14），第二单向阀（15），蓄能器压力传感器（16），动臂无杆腔压力传感器（17），动臂活塞（18），计算机控制单元（19），动臂油缸有杆腔（1），动臂油缸无杆腔（2），第三两位阀（3），蓄电池（4），发电机（5），液压马达（6）；动臂静止时换向阀（11）处于中间位，动臂油缸的有杆腔（1）和无杆腔（2）油路都被截断，液压油无法流通；动臂上升时换向阀（11）处于右侧位，计算机控制单元（19）控制第一两位阀（10）处于连通位、第二两位阀（12）和第三两位阀（3）处于断开位，使得油路先由蓄能器（14）通过换向阀（11）向动臂油缸无杆腔（2）供油，当蓄能器（14）压力下降到一定值时计算机控制单元（19）控制第一两位阀（10）处于断开位，改为液压泵（9）向无杆腔供油，有杆腔（1）排除的液压油通过液压马达（6）从而产生电能后回到油箱；动臂下降时计算机控制单元（19）控制第一两位阀（10）处于断开位、第二两位阀（12）和第三两位阀（3）处于连通位，无杆腔（2）排出的液压油一部分进入蓄能器（14），一部分通过液压马达（6）产生电能，该节能系统通过增加蓄能器（1）和液压马达（6）对动臂下降时液压能的储存利用，从而达到挖掘机动臂节能的效果。

本发明较现有技术所具有的优点：

1、由于动臂下降时间快，蓄电池储能需要一定的时间，只有使用超级电容可以储存能量，采用蓄能器与蓄电池联合储能而不是超级电容，节约成本；

2、若只用蓄能器储能，动臂速度需采用节流阀调节，达不到能量回收的最大化，而采用马达调节动臂下降速度，可将浪费在节流阀的能量转化为电能储存。

附图说明

图1为本发明所述液压挖掘机动臂节能系统的布置示意图。

具体实施方式

1、动臂油缸有杆腔，2、动臂油缸无杆腔，3、第三两位阀，4、蓄电池，5、发电机，6、液压变量马达，7、溢流阀，8、主油箱，9、液压泵，10、第一两位阀，11、换向阀，12、第二两位阀，13、第一单向阀，14、蓄能器，15、第二单向阀，16、蓄能器压力传感器，17、动臂无杆腔压力传感器，18、动臂活塞，19、计算机控制单元。

下面结合附图对本发明做进一步说明

如图1所示：本发明所述液压挖掘机动臂节能系统包括：动臂液压缸1，动臂液压缸活塞2，第三两位阀3，蓄电池4，发电机5，液压变量马达6，溢流阀7，主油箱8，液压泵9，第一两位阀10，换向阀11，第二两位阀12，第一单向阀13，蓄能器14，第二单向阀15，蓄能器压力传感器16，动臂无杆腔压力传感器17，动臂活塞18，计算机控制单元19。

本节能系统的连接方式为：液压泵9入口与油箱8相连，在油箱8与换向阀11间并联有溢流阀7防止液压泵9超载，液压泵9出口与换向阀11的E口相连，动臂油缸有杆腔1与换向阀11的A口相连、动臂油缸无杆腔2与换向阀11的B口相连、有杆腔排油油路与换向阀11的D口相连，液压马达6以及第二单向阀15出口与换向阀11的D口相连，第一单向阀13入口以及第二单向阀15入口与换向阀11的C口相连，换向阀11的F口与第一两位阀10的出口相连，蓄能器14与第一两位阀10的入口相连，第一单向阀13出口与蓄能器14相连，第二单向阀15与液压马达6相连，液压马达6出口分别连接油箱7和第三两位阀3，第三两位阀3与动臂有杆腔1相连，计算机控制单元19可根据动臂无杆腔压力传感器17测得的动臂无杆腔出口压力和蓄能器压力传感器16测得的蓄能器出口压力从而协调控制各个两位阀的连通与阻断。

动臂静止：当需要动臂缸活塞杆18静止时，将换向阀11置于中间位置，此时液压泵9停止工作，计算机控制单元19控制第三两位阀3处于断开状态，动臂油缸有杆腔1、动臂油缸无杆腔2都与油路连接中断，动臂油缸活塞18处于静止状态。

动臂下降：当需要动臂油缸活塞18下降时，控制换向阀11置于左侧位置，换向阀内部A口与E口连通,B口与C口连通，计算机控制单元19控制第一两位阀10处于断开状态，第二两位阀12和第三两位阀3处于连通状态，液压泵9将液压油由换向阀11送到动臂有杆腔3，动臂无杆腔2液压油经两路，其中一路经第二单向阀15到液压变量马达6，计算机控制单元19通过动臂无杆腔压力传感器17测得动臂无杆腔2出口压力，从而调节变量马达6的排量，控制动臂活塞18下降的速度，同时由液压变量马达6出口排除的液压油一部分通过第三两位阀3进入动臂有杆腔1，防止由于动臂活塞18下降过快而产生吸空现象，另一部分液压油直接由液压变量马达6回到油箱8；另一路经第一单向阀13到第二两位阀12，再由第二两位阀12到蓄能器14，计算机控制单元19检测蓄能器14的压力从而控制第二两位阀12的连通与断开，当蓄能器14压力达到一定值时第二两位阀12处于断开状态，蓄能器14不再充能；发电机5与液压变量马达6相连接，液压变量马达6转动带动发电机5转动产生电能，电能由蓄电池4进行储存，产生的电能可供给挖掘机的用电需要。

动臂上升：当需要动臂缸活塞16上升时，控制换向阀11处于右侧位置，此时换向阀11的A口与D口相连,E口、F口、B三口相连，计算机控制单元19控制第二两位阀12和第三两位阀3断开，第一两位阀10连通，液压泵9停止工作，蓄能器14的液压油经过第一两位阀10、换向阀11进入动臂无杆腔2推动动臂腔活塞16上升，同时计算机系统检测蓄能器14出口压力，当蓄能器14的出口压力低于一定值时，计算机控制单元19控制第一两位阀10使其处于断开状态，同时液压泵9开始工作，系统改由液压泵9向动臂油缸无杆腔2供油，动臂油缸有杆腔1的液压油经过液压变量马达6，驱动液压变量马达6转动后回到油缸8。

Claims

1.一种液压挖掘机动臂节能系统，包括油箱（8），液压泵（9），溢流阀（7），第一两位阀（10），换向阀（11），第二两位阀（12），第一单向阀（13），蓄能器（14），第二单向阀（15），蓄能器压力传感器（16），动臂无杆腔压力传感器（17），动臂活塞（18），计算机控制单元（19），动臂油缸有杆腔（1），动臂油缸无杆腔（2），第三两位阀（3），蓄电池（4），发电机（5）和液压马达（6）；动臂静止时换向阀（11）处于中间位，动臂油缸的有杆腔（1）和无杆腔（2）油路都被截断，液压油无法流通；动臂上升时换向阀（11）处于右侧位，计算机控制单元（19）控制第一两位阀（10）处于连通位、第二两位阀（12）和第三两位阀（3）处于断开位，使得油路先由蓄能器（14）通过换向阀（11）向动臂油缸无杆腔（2）供油，当蓄能器（14）压力下降到一定值时计算机控制单元（19）控制第一两位阀（10）处于断开位，改为液压泵（9）向无杆腔供油，有杆腔（1）排除的液压油通过液压马达（6）从而产生电能后回到油箱；动臂下降时计算机控制单元（19）控制第一两位阀（10）处于断开位、第二两位阀（12）和第三两位阀（3）处于连通位，无杆腔（2）排出的液压油一部分进入蓄能器（14），一部分通过液压马达（6）产生电能，该节能系统通过增加蓄能器（1）和液压马达（6）对动臂下降时液压能的储存利用，从而达到挖掘机动臂节能的效果。

2.根据权利要求1所述的挖掘机动臂节能系统，其特征在于：设有计算机控制单元（19），对第一两位阀（10），第二两位阀（12），第三两位阀（3）进行控制。

3.根据权利要求1和2所述的挖掘机动臂节能系统，其特征在于：发电机与变量液压马达（6）相连，蓄电池（4）与发电机（5）相连。

4.根据权利要求1所述的挖掘机动臂节能系统，其特征在于：第一单向阀（13）与第二两位阀（12）相连，第二单向阀（15）与液压马达（6）相连，第一两位阀（10）与蓄能器（14）出口相连。

5. 根据权利要求1所述的挖掘机动臂节能系统，其特征在于：第三两位阀（3）在动臂下降时可以对动臂有杆腔（1）进行液压油的补充，实现液压油再生，防止吸空现象。