CN103851040A - 一种挖掘机的能量再生系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挖掘机能量再生系统及挖掘机，系统包括主液压油路，先导液压油路，先导泵，第一泵，第二泵，发动机，第一传感器，第二传感器，电磁阀，主控制器，操作手柄，动臂油缸，第一动臂阀芯，第一斗杆阀芯，开关阀，单向阀，第二斗杆阀芯，第二动臂阀芯，斗杆油缸，液压油箱，先导泵、第一泵、第二泵和发动机依次连接，第一泵通过第一传感器连接主控制器，第二泵通过第二传感器连接主控制器；第一斗杆阀芯分别与第二泵、第二动臂阀芯、单向阀连接，单向阀、开关阀、第一动臂阀芯依次连接，动臂油缸分别连接第二动臂阀芯、第一动臂阀芯。本发明能够提高机器的工作效率，降低燃油消耗，提高整机的操作便捷性。

Description

一种挖掘机的能量再生系统及挖掘机

技术领域

[0001] 本发明属于大型机械的能量回收及再生利用技术，涉及一种挖掘机的能量再生系统及挖掘机。

背景技术

[0002]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。

[0003] 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。

[0004] 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，动臂和斗杆的复合动作最为频繁。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；及在动臂提升和斗杆挖掘同时动作时，特别是在斗杆挖掘先导压力较大(即斗杆需要快速挖掘动作)时，动臂油缸小腔液压油全部回油箱，斗杆油缸小腔液压油再生给油缸大腔，与主泵提供的液压油一起为斗杆动作提供液压油。因此，本案主要考虑在挖掘机动臂下降和斗杆挖掘的复合动作时，将动臂油缸大腔富余的液压油提供给斗杆油缸大腔；在动臂提升和斗杆挖掘时，斗杆先导压力大于设定值时，将动臂油缸小腔富余的液压油提供给斗杆油缸大腔。最大程度减少动臂油缸液压能的浪费，降低发动机能量的提供。这样可以提升挖掘机的作业效率，实现高效、节能的目的。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明提出一种挖掘机的能量再生系统及挖掘机，能够提高机器的工作效率，降低燃油消耗，提高整机的操作便捷性。

[0006] 为达到上述目的，具体技术方案如下:

[0007] —方面，提供一种挖掘机能量再生系统，其中，包括主液压油路，先导液压油路，先导泵，第一泵，第二泵，发动机，第一传感器，第二传感器，电磁阀，主控制器，操作手柄，动臂油缸，第一动臂阀芯，第一斗杆阀芯，开关阀，单向阀，第二斗杆阀芯，第二动臂阀芯，斗杆油缸，液压油箱，所述先导泵、所述第一泵、所述第二泵和所述发动机依次连接，所述第一泵通过所述第一传感器连接所述主控制器，所述第二泵通过所述第二传感器连接所述主控制器；所述电磁阀、所述操作手柄分别连接所述主控制器，所述第一斗杆阀芯分别与所述第二泵、所述第二动臂阀芯、所述单向阀连接，所述单向阀、所述开关阀、所述第一动臂阀芯依次连接，所述斗杆油缸分别连接所述第一斗杆阀芯、所述第二斗杆阀芯，所述动臂油缸分别连接所述第二动臂阀芯、所述第一动臂阀芯。

[0008] 上述挖掘机的能量再生系统，其中，所述开关阀集成在所述电磁阀上，并由所述主控制器控制。

[0009] 上述挖掘机的能量再生系统，其中，应用于动臂斗杆的复合动作或者铲斗卸载时的斗杆挖掘复合动作。

[0010] 另一方面，提供一种挖掘机，其中，包括如上述任意一项所述的挖掘机能量再生系统。

[0011] 相对于现有技术，本发明具有以下优势:

[0012]-动臂油缸液压油提供给斗杆油缸大腔，可提高挖掘机在动臂与斗杆复合动作时的工作效率，提升操作便捷性；

[0013]-动臂油缸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，提升了动臂油缸液压油的率用率，降低能量损失的同时，进一步降低燃油消耗；

[0014]-由于燃油消耗下降，实现节能减排的同时，亦可减少整机的发热量，提升挖掘机系统的稳定性、可靠性、元器件的寿命；

[0015]-整体结构设计及控制方法简单，易于实现，且成本较低，具有较高的可靠性。

附图说明

[0016] 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:

[0017] 图1是根据本发明挖掘机的能量再生系统一具体实施例的液压原理图；

[0018] 图2是根据本发明挖掘机的能量再生系统一具体实施例的控制原理图；

[0019] 图3是根据本发明挖掘机的能量再生系统一具体实施例的动臂下降和斗杆挖掘动作油路再生实施效果图；

[0020] 图4是根据本发明挖掘机的能量再生系统一具体实施例的动臂提升和斗杆挖掘动作油路再生实施效果图。

[0021] 其中，I为先导泵、2为第一泵、3为第二泵、4为发动机、5为第一传感器、6为第二传感器、7为电磁阀、8为主控制器、9为操作手柄、10为动臂油缸、11为第一动臂阀芯、12为第二斗杆阀芯、13为开关阀、14为单向阀、15为第一斗杆阀芯、16为第二动臂阀芯、17为斗杆油缸、18为液压油箱。

具体实施方式

[0022] 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。

[0023] 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。[0024] 以下将结合附图对本发明做具体阐释。

[0025] 如图1中所示的本发明的实施例的一种挖掘机的能量再生系统包括主液压油路，先导液压油路，先导泵1，第一泵2，第二泵3，发动机4，第一传感器5，第二传感器6，电磁阀7，主控制器8，操作手柄9，动臂油缸10，第一动臂阀芯11，第二斗杆阀芯12，开关阀13，单向阀14,第一斗杆阀芯15,第二动臂阀芯16,斗杆油缸17,液压油箱18,先导泵1、第一泵2、第二泵3和发动机4依次连接，第一泵2通过第一传感器5连接主控制器8，第二泵3通过第二传感器6连接主控制器8。电磁阀7、操作手柄9分别连接主控制器8，第一斗杆阀芯15分别与第二泵3、第二动臂阀芯16、单向阀14连接，单向阀14、开关阀13、第一动臂阀芯11依次连接，斗杆油缸17分别连接第一斗杆阀芯15、第二斗杆阀芯12，动臂油缸10分别连接第二动臂阀芯16、第一动臂阀芯11。

[0026] 第一泵2、第二泵3的高压油通过主油路，实现挖掘机的动作。通过主控制器8对操作手柄9的动作进行判断，当满足控制条件时，控制电磁阀7开启，此时，先导泵I的先导油作用于开关阀13，推动阀芯的移动，实现通过第一动臂阀芯11的回油经过开关阀13、单向阀14与第二泵3的液压油进行合流，向第一斗杆阀芯15提供液压油。

[0027] 如图2所示，本发明优选实施例中，通过主控制器8对操作手柄9信号的检测，当检测到动臂下降和斗杆挖掘同时动作时，主控制器8向电磁阀7发出信号，电磁阀7打开，先导油路作用于开关阀13，实现动臂油缸10大腔富余的液压油合流进入与斗杆油缸17大腔；当检测到动臂提升和斗杆挖掘同时动作时，进一步检测斗杆挖掘的先导压力，当先导压力大于设定值(如2.5MPa，表明斗杆需要快速动作)，即表示操作人员希望斗杆快速下降，此时主控制器8向电磁阀7发出信号，电磁阀7打开，先导油路作用于开关阀13，实现动臂油缸10小腔富余的液压油合流进入与斗杆油缸17大腔。

[0028] 如图3所示，在动臂下降过程中，其与斗杆挖掘复合动作油路再生，主控制器8对操作手柄9信号的检测，当检测到动臂下降和斗杆挖掘同时动作时，主控制器8向电磁阀7发出信号，电磁阀7打开，先导油路作用于开关阀13，此时，动臂油缸大腔富余的液压油经过开关阀13与第二泵3液压油在第一斗杆阀芯15前形成合流，经过第一斗杆阀芯15后，与经过第二斗杆阀芯12来自于第一泵2的液压油再次形成合流，进入斗杆油缸17的大腔，以实现动臂油缸大腔10富余的液压油合流进入斗杆油缸17大腔。单向阀14用于当斗杆油缸17的压力大于动臂油缸10的压力时，防止斗杆油缸17的液压油窜入动臂油缸10侦牝直接回液压油箱18，导致斗杆油缸17无法建立正常工作压力。

[0029] 如图4所示，在动臂提升过程中，其和斗杆挖掘动作油路再生，主控制器8对操作手柄9信号的检测，当检测到动臂提升和斗杆挖掘同时动作时，主控制器8进一步检测斗杆挖掘的先导压力，先导压力大于设定值，即表示操作人员希望斗杆快速下降，此时，主控制器8向电磁阀7发出信号，电磁阀7打开，先导油路作用于开关阀13，此时，动臂油缸10小腔富余的液压油经过开关阀13与第二泵3液压油在第一斗杆阀芯15前形成合流，经过第一斗杆阀芯15后，与经第二斗杆阀芯12来自于第一泵2的液压油再次形成合流，进入斗杆油缸17的大腔。单向阀14用于当斗杆油缸17的压力大于动臂油缸10的压力时，防止斗杆油缸17的液压油窜入动臂油缸10侦彳，直接回液压油箱18，从而导致斗杆油缸17无法建立正常工作压力。

[0030] 作为本发明的一种改进，在铲斗卸载，斗杆挖掘的复合动作的时候同样可以采用本案能量再生方法，实现铲斗与斗杆复合能量再生。

[0031] 作为本发明的另外一种改进，电磁阀7与开关阀13可集成为一个由主控制器8直接控制的电磁阀，实现与本案相同的功能。

[0032] 从上述实施例可以看出，本发明的优势在于:

[0033]-动臂油缸液压油提供给斗杆油缸大腔，可提高挖掘机在动臂与斗杆复合动作时的工作效率，提升操作便捷性；

[0034]-动臂油缸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，提升了动臂油缸液压油的率用率，降低能量损失的同时，进一步降低燃油消耗；

[0035]-由于燃油消耗下降，实现节能减排的同时，亦可减少整机的发热量，提升挖掘机系统的稳定性、可靠性、元器件的寿命；

[0036]-整体结构设计及控制方法简单，易于实现，且成本较低，具有较高的可靠性。

[0037] 本发明的实施例中还包括一种挖掘机，其中，包括上述能量再生系统，由于上述能量再生系统具有上述技术效果，因此，设有该能量再生系统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。

[0038] 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 (4)

1.一种挖掘机的能量再生系统，其特征在于，包括主液压油路，先导液压油路，先导泵(1)，第一泵(2)，第二泵(3)，发动机(4)，第一传感器(5)，第二传感器(6)，电磁阀(7)，主控制器(8)，操作手柄(9)，动臂油缸(10)，第一动臂阀芯(11)，第二斗杆阀芯(12)，开关阀(13)，单向阀(14)，第一斗杆阀芯(15)，第二动臂阀芯(16)，斗杆油缸(17)，液压油箱(18)，所述先导泵(I)、所述第一泵(2)、所述第二泵(3)和所述发动机(4)依次连接，所述第一泵(2 )通过所述第一传感器(5 )连接所述主控制器(8 )，所述第二泵(3 )通过所述第二传感器(6)连接所述主控制器(8);所述电磁阀(7)、所述操作手柄(9)分别连接所述主控制器(8)，所述第一斗杆阀芯(15)分别与所述第二泵(3)、所述第二动臂阀芯(16)、所述单向阀(14)连接，所述单向阀(14)、所述开关阀(13)、所述第一动臂阀芯(11)依次连接，所述斗杆油缸(17)分别连接所述第一斗杆阀芯(15)、所述第二斗杆阀芯(12)，所述动臂油缸(10)分别连接所述第二动臂阀芯(16)、所述第一动臂阀芯(11)。

2.根据权利要求1所述挖掘机的能量再生系统，其特征在于，所述开关阀(13)集成在所述电磁阀(7 )上，并由所述主控制器(8 )控制。

3.根据权利要求1所述挖掘机的能量再生系统，其特征在于，应用于动臂斗杆的复合动作或者铲斗卸载时的斗杆挖掘复合动作。

4.一种挖掘机，其特征在于，包括如上述权利要求1至3中任意一项所述的挖掘机的能量再生系统。