CN104005439B - 一种液压挖掘机油液混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压挖掘机油液混合动力系统，包括先导手柄、主阀、三油缸动臂工作装置、蓄能器、三泵式供油装置，还包括电磁比例控制阀、防吸空阀，所述三油缸动臂工作装置包括动臂、动臂油缸、动臂储能油缸，动臂油缸与挖掘机的主阀连接，所述两个动臂储能油缸对称式位于动臂油缸两侧，所述三泵式供油装置通过液压管路分别连接先导手柄和电磁比例控制阀，所述电磁比例控制阀通过液压管路分别与动臂储能油缸、动臂油缸连接，蓄能器与动臂储能油缸通过液压管路连接，所述防吸空阀通过液压管路分别与动臂储能油缸、动臂油缸、电磁比例控制阀、主阀连接。本发明可大大降低功率消耗，工作效率显著提高。

Description

一种液压挖掘机油液混合动力系统

技术领域

本发明涉及挖掘机，具体地说是一种液压挖掘机油液混合动力系统。

背景技术

普通液压挖掘机的系统采用发动机提供动力，各动作的协调性靠主阀的背压来调节，这种系统使的某些动作出现发动机全功率情况，使的不仅油耗高，而且动作慢。普通挖掘机动臂所产生的势能没有回收，而且在动臂下降时需要背压来调节速度，这样势能全部转化成了热，加快了挖掘机的油温的升高。部分节能挖掘机采用了电液混合系统，但这种系统的循环寿命低，造价高，能量回收率低，限制了电液混合系统的广泛使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压挖掘机油液混合动力系统，可大大降低功率消耗，工作效率显著提高。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种液压挖掘机油液混合动力系统，包括先导手柄、主阀、动臂工作装置、蓄能器、供油装置，还包括电磁比例控制阀、防吸空阀，所述动臂工作装置为三油缸动臂工作装置，所述供油装置为三泵式供油装置，所述三油缸动臂工作装置包括动臂、动臂油缸、动臂储能油缸，动臂油缸与挖掘机的主阀连接，所述两个动臂储能油缸对称式位于动臂油缸两侧，所述三泵式供油装置通过液压管路分别连接先导手柄和电磁比例控制阀，所述电磁比例控制阀通过液压管路分别与动臂储能油缸、动臂油缸连接，蓄能器与动臂储能油缸通过液压管路连接，所述防吸空阀通过液压管路分别与动臂储能油缸、动臂油缸、电磁比例控制阀、主阀连接。

所述动臂油缸为正置安装方式，即缸体在下，活塞杆在上，所述动臂储能油缸为倒置安装方式，即缸体在上，活塞杆在下，所述动臂储能油缸包括相连接的缸体和活塞杆，活塞杆前端与缸体内的活塞连接，缸体内由活塞隔成大腔和小腔，所述大腔通过管路连接至蓄能器，小腔与挖掘机的主阀连接。

所述三泵式供油装置包括双泵式轴向柱塞泵，还包括齿轮泵，所述的齿轮泵通过液压泵PTO装置与双泵式轴向柱塞泵啮合式连接在一起，所述液压泵PTO装置中的齿轮泵动力输出齿轮与双泵式轴向柱塞泵中的双泵式轴向柱塞泵动力齿轮相啮合；所述齿轮泵的齿轮泵花键轴与液压泵PTO装置中的齿轮泵动力输出齿轮相啮合，所述液压泵PTO装置通过PTO装置固定螺钉固定在双泵式轴向柱塞泵上，齿轮泵通过齿轮泵固定螺钉固定到液压泵PTO装置上。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

该发明液压系统当执行动臂升动作时，电磁比例控制阀主阀将动臂储能油缸小腔液压回路切断，利用蓄能器将高压油气混合液注入动臂储能油缸小腔，无需三泵式供油装置供油，可大大降低功率消耗。由于采用三泵式供油装置，流量的增大，动臂下降速度加快，工作效率显著提高。

附图说明

图1为本发明一种液压挖掘机油液混合动力系统的原理图；

图2为三油缸动臂工作装置的结构图；

图3为三泵式供油装置的结构图。

图中：1、蓄能器；2、动臂储能油缸；3、动臂油缸；4、电磁比例控制阀；5、防吸空阀；6、先导手柄；7、三泵式供油装置；8、主阀；

401、动臂本体；402、动臂油缸销轴；403、动臂储能油缸；404、动臂油缸；405、上车架销轴；406、动臂销轴；407、上车架；

双泵式轴向柱塞泵601、PTO装置固定螺钉602、双泵式轴向柱塞泵动力输出齿轮603、液压泵PTO装置604、齿轮泵动力输出齿轮605、齿轮泵花键轴606、齿轮泵固定螺钉607、齿轮泵608。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

参照附图1-3，一种液压挖掘机油液混合动力系统，包括先导手柄6、主阀8、动臂工作装置（图2）、蓄能器1、供油装置（图3）、防吸空阀5，所述动臂工作装置为三油缸动臂工作装置，所述供油装置为三泵式供油装置，所述三油缸动臂工作装置包括动臂401、动臂油缸3、动臂储能油缸2。动臂油缸大腔与主阀8的动臂联大腔口连接，动臂油缸小腔与两侧蓄能动臂油缸小腔同时与主阀8动臂小腔口连接；所述两个动臂储能油缸对称式位于动臂油缸两侧；所述三泵式供油装置7的进油口与油箱连接，出口通过液压管路与主阀的进油口连接；所述防吸空阀5油口通过液压管路分别与主阀8动臂联油口连接，同时防吸空阀5也通过液压管路与动臂油缸的大腔连接同时与动臂油缸大腔及动臂油缸、动臂蓄能油缸的小腔连接；蓄能器与动臂储能油缸大腔通过液压管路连接。

液压挖掘机三油缸动臂工作装置，包括通过动臂销轴406铰接在上车架407上的动臂本体401以及连接在动臂本体和上车架之间的能使动臂旋转式上升下降的动力装置，该动力装置包括动臂油缸404，动臂油缸与挖掘机的主阀连接，所述动力装置还包括两个动臂储能油缸403，所述动臂油缸上端铰接在动臂横置的动臂油缸销轴402上，下端则铰接在上车架横置的上车架销轴405上，所述两个动臂储能油缸对称式位于动臂油缸两侧，同样上端铰接在动臂油缸销轴上，下端铰接在上车架销轴上。所述动臂储能油缸包括相连接的缸体和活塞杆，活塞杆前端与缸体内的活塞连接，缸体内由活塞隔成大腔和小腔，所述大腔通过管路连接至蓄能器，小腔与挖掘机的主阀连接。所述动臂油缸上端位于动臂内部，所述动臂储能油缸上端位于动臂外侧。所述动臂油缸为正置安装方式，即缸体在下，活塞杆在上，所述动臂储能油缸为倒置安装方式，即缸体在上，活塞杆在下。动臂储能油缸403的大腔与蓄能器联接，小腔与主阀联接；动臂油缸404与挖掘机的主阀联接。当挖掘机工作时，将操作手柄推至动臂上升位置，此时油泵消耗发动机功率比普通挖掘机低2/3，液压油经过柱塞泵、主阀进入到中间动臂油缸404的大腔，同时已经加压至规定压力数值下的储能器的油气进入两侧的动臂储能油缸403的大腔，分别推动臂油缸404和2个动臂储能油缸403的活塞杆伸出，动臂本体401围绕动臂销轴406顺时针旋转，动臂本体401上升。当将操作手柄推至动臂下降位置，此时液压油经过柱塞泵、主阀进入到中间动臂油缸404和两侧的2个动臂储能油缸403的小腔，液压油推动油缸活塞缩回，动臂本体401围绕动臂销轴406逆时针旋转，动臂本体401下降。在动臂下降的同时，动臂油缸404液压油通过主阀回流到油箱，动臂储能油缸403大腔液压油通过油管直接回流至蓄能器，储能完成。依次循环。两侧的动臂储能油缸在动臂上升时执行托举动臂的功能，在动臂下降时，新增向储能器储存动臂势能能量的功能，中间的动臂油缸在工作装置不动作时，起到限位作用，在动臂上升时实现辅助托举动臂的功能。通过动臂储能油缸为倒置安装方式，获得了更好的举升速度和举升力。

三泵式供油装置，主要由双泵式轴向柱塞泵601、齿轮泵608组成，所述的齿轮泵608通过液压泵PTO装置604与双泵式轴向柱塞泵601连接在一起。其中液压泵PTO装置604中的齿轮泵动力输出齿轮605与双泵式轴向柱塞泵601中的双泵式轴向柱塞泵动力齿轮603相啮合。所述齿轮泵608的齿轮泵花键轴606与液压泵PTO装置604中的齿轮泵动力输出齿轮605相啮合，所述的液压泵PTO装置604他通过PTO装置固定螺钉602固定在双泵式轴向柱塞泵601上，齿轮泵608通过齿轮泵固定螺钉7固定到液压泵PTO装置604上。当挖掘机正常工作时，柴油机带动双泵式轴向柱塞泵601转动，通过双泵式轴向柱塞泵动力输出齿轮603将动力传递到PTO装置604中的齿轮泵动力输出齿轮605上，从而将动力传递至齿轮泵花键轴606上，带动齿轮泵608转动，齿轮泵608工作。通过增加齿轮泵,有效增加了液压油的流量，提高液压泵的工作效率。

当挖掘机正常工作时，三泵式供油装置7启动。当执行动臂下降动作时，操纵先导手柄6至动臂降位置，先导信号传递至主阀8，主阀8将液压回路打开，三泵式供油装置7对动臂储能油缸2和动臂油缸3大腔供油，动臂下降，由于采用三泵式供油装置7，流量的增大，动臂下降速度加快，工作效率提高，当动臂下降至铲斗触地撑车时，电磁比例控制阀4可根据系统压力自动判断开放或关闭液压回路。当动臂执行上升动作时，操纵先导手柄6至动臂升位置，先导信号传递至主阀8，主阀8将动臂储能油缸2小腔液压回路切断，电磁比例控制阀4将蓄能器1与动臂储能油缸2液压回路开通，蓄能器1将高压油气混合液注入动臂储能油缸2小腔，无需三泵式供油装置供油，可大大降低功率消耗，与此同时先导信号传递至主阀8，主阀8将三泵式供油装置7与动臂油缸3液压回路七通，液压油注入至动臂油缸3小腔，起到辅助动臂上升的作用，关键在此过程中，对动臂储能油缸2推动动臂上升起到缓冲和限位作用。依次循环。

当进行平地模式时，电磁比例控制阀4接收先导信号，电磁比例控制阀4将动臂储能油缸2、动臂油缸3小腔液压回油油路切断，使回油全部通过主阀8回到油箱，实现了斗杆与动臂平地模式时的操作舒适性。

通过增加防吸空阀5，可防止工作油缸动臂储能油缸2、动臂油缸3动作时吸空，避免出现气蚀及工作装置停顿现象的发生，实现精准控制，增加操作舒适性。

主阀8将动臂阀芯、斗杆阀芯、铲斗阀芯的档位槽加大，使进回油压力损失降至最低。压力损失降低使系统流量增加，提高了执行元件的工作效率。

本发明液压挖掘机油液混合动力系统经装机试验，节能效果显著，工作效率大大提高，节能约50%以上，综合提高效率50%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (3)

1.一种液压挖掘机油液混合动力系统，包括先导手柄、主阀、动臂工作装置、蓄能器、供油装置，其特征在于，还包括电磁比例控制阀、防吸空阀，所述动臂工作装置为三油缸动臂工作装置，所述供油装置为三泵式供油装置，所述三油缸动臂工作装置包括动臂、动臂油缸、两个动臂储能油缸，动臂油缸与挖掘机的主阀连接，所述两个动臂储能油缸对称式位于动臂油缸两侧，所述三泵式供油装置通过液压管路分别连接先导手柄和电磁比例控制阀，所述电磁比例控制阀通过液压管路分别与动臂储能油缸、动臂油缸连接，蓄能器与动臂储能油缸通过液压管路连接，所述防吸空阀通过液压管路分别与动臂储能油缸、动臂油缸、电磁比例控制阀、主阀连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机油液混合动力系统，其特征在于，所述动臂油缸为正置安装方式，即缸体在下，活塞杆在上，所述动臂储能油缸为倒置安装方式，即缸体在上，活塞杆在下，所述动臂储能油缸包括相连接的缸体和活塞杆，活塞杆前端与缸体内的活塞连接，缸体内由活塞隔成大腔和小腔，所述大腔通过管路连接至蓄能器，小腔与挖掘机的主阀连接。

3.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机油液混合动力系统，其特征在于，所述三泵式供油装置包括双泵式轴向柱塞泵，还包括齿轮泵，所述的齿轮泵通过液压泵PTO装置与双泵式轴向柱塞泵啮合式连接在一起，所述液压泵PTO装置中的齿轮泵动力输出齿轮与双泵式轴向柱塞泵中的双泵式轴向柱塞泵动力齿轮相啮合；所述齿轮泵的齿轮泵花键轴与液压泵PTO装置中的齿轮泵动力输出齿轮相啮合，所述液压泵PTO装置通过PTO装置固定螺钉固定在双泵式轴向柱塞泵上，齿轮泵通过齿轮泵固定螺钉固定到液压泵PTO装置上。