CN104613025B - 一种液压系统与液压执行元件背压行程能量回收的方法 - Google Patents

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Abstract

发明人提供了一种能在液压执行元件背压行程中更好地控制液压油回路能量的液压系统与液压执行元件背压行程能量回收的方法。具体的,发明人提供了一种液压系统,包括第一液压执行元件,与第一液压执行元件的背压行程回路;所述背压行程回路中设置有第二液压执行元件,所述液压系统还设置有储能装置,第二液压执行元件与储能装置连接,所述第二液压执行元件用于对储能装置做功,所述储能装置用于储存能量。上述技术方案通过在液压缸背压行程中,通过在背压行程回路中设置第二液压执行元件,通过背压行程中液压油对第二液压执行元件做功,以将液压执行元件背压行程的能量转化,并通过储能装置储存。

Description

一种液压系统与液压执行元件背压行程能量回收的方法
技术领域
[0001]本发明涉及液压设备领域,尤其涉及一种包括具有背压行程的液压执行元件的液 压系统与液压执行元件背压行程能量回收的方法。
背景技术
[0002]液压系统中通常设置有液压执行元件,所述液压执行元件(英文名称hydraulic actuator)系把液体压力能转换成机械能的装置,包括液压马达和液压缸。
[0003]液压执行元件背压行程通常采用节流元件或背压元件和节流元件的组合实现速 度控制,背压行程通常是重力势能、弹性势能或其他类似的能量的释放过程。例如,可以双 向往复运动的液压缸,广泛应用于液压机、起重机、装料机、卸料机等多种机械设备上,通过 注入液压油,以伸长或收缩推杆达到液压缸对外做功的效果,当做功完毕,需要回程时,在 外力(重力、弹力等)的作用下,液压油通过背压行程回路流动,以将外界对液压缸做功的机 械能转换为液压油的动能。
[0004]发明人发现,现有技术在液压执行元件的背压行程中,通常通过节流元件或背压 元件的节流口制约液压油的流动,将液压执行元件背压行程的能量消耗。
发明内容
[0005] 因此,为改进现有技术,发明人提供了一种能在液压执行元件背压行程中更好地 控制液压油回路能量的液压系统,以及液压执行元件背压行程能量回收的方法。
[0006] 具体的,发明人提供了一种液压系统,包括第一液压执行元件,与第一液压执行元 件的背压行程回路;
[0007] 所述背压行程回路中设置有第二液压执行元件,所述液压系统还设置有储能装 置,第二液压执行元件与储能装置连接,所述第二液压执行元件用于对储能装置做功,所述 储能装置用于储存能量。
[0008] 上述技术方案通过在液压缸背压行程中,通过在背压行程回路中设置第二液压执 行元件,通过背压行程中液压油对第二液压执行元件做功,以将液压执行元件背压行程的 能量转化,并通过储能装置储存。
[0009] 可选的,所述液压系统还包括能量转换装置;
[0010] 第二液压执行元件通过能量转换装置与储能装置连接,并通过能量转换装置对储 能装置做功;
[0011] 所述能量转换装置用于将第二液压执行元件输出的能量进行转换,并对将转换后 的能量用于对储能装置做功。
[0012] 可选的,所述能量转换装置为液压泵或发电机。
[0013] 可选的,所述第二液压执行元件为液压马达,所述液压马达转动时对储能装置做 功。
[0014] 可选的,所述液压系统还包括节流装置,所述节流装置设置于背压行程回路中,与 第二液压执行元件串联或并联。
[0015] 可选的,所述液压系统还包括变量机构,所述变量机构用于调节第二液压执行元 件的载荷。
[0016] 可选的,所述变量机构包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判断装置与 调节装置相连接;
[0017] 所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,所述调节装置 用于根据检测与判断装置检测到的液压油流动参数调节第二液压执行元件的载荷。
[0018] 可选的,所述液压系统还包括阻尼装置与液压栗;
[0019] 所述阻尼装置设置于背压行程回路中,与第二液压执行元件串联或并联;
[0020] 所述第二液压执行元件为液压马达,液压马达与液压栗传动连接,通过液压泵对 储能装置做功;
[0021] 所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节装置包括变量油缸,所述变 量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液压马达的两端的油路,变量油缸控制阀 与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压栗的调节端传动连接,所述液压栗通过 调节端的位置变化调整液压泵的输出功率。
[0022] 可选的,所述液压系统还包括阻尼装置与液压栗;
[0023] 所述阻尼装置设置于背压行程回路中,与第二液压执行元件串联或并联;
[0024] 所述第二液压执行元件为液压马达,液压马达与液压泵传动连接,通过液压泵对 储能装置做功;
[0025] 所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节装置包括变量油缸,变量油 缸控制阀包括变量油缸控制阀阀体与变量油缸控制阀的阻力调节机构,所述阻力调节机构 是弹簧装置或比例电磁铁,阻力调节机构用于调整变量油缸控制阀两端切换压力差阈值, 所述变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液压马达的两端的油路,变量油缸 控制阀与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压马达的调节端传动连接,所述液 压马达通过调节端的位置变化调整液压马达的输出功率。
[0026] 可选的,所述液压系统还包括检测第一液压执行元件运行速度的速度传感器与控 制电路,该速度传感器与控制电路信号连接,控制电路与变量机构控制连接,控制电路根据 速度传感器的速度信号,控制变量机构调节第二液压执行元件的载荷。
[0027]可选的,所述储能装置为蓄能器、飞轮装置、蓄电池或电容。
[0028]可选的,所述液压系统还包括液压泵;
[0029]所述第二液压执行元件为液压马达,液压马达与液压泵传动连接,所述蓄能器为 液压蓄能器,所述液压蓄能器包括罐体与活塞,所述活塞将罐体区隔为储油室与气体室,所 述储油室设有进油口,所述进油口与液压杲通过油路连接,所述活塞可以被储油室的油压 或气体室的气压驱动而往复运动以改变储油室与气体室的容积之比。
[0030] 发明人还提供了 一种液压系统,包括第一液压执行元件,第一液压执行元件的背 压行程回路,液压栗,以及第三液压执行元件;
[0031] 所述背压行程回路中设置有液压马达,液压马达与液压栗传动连接,所述液压栗 与第三液压执行元件通过油路连接。
[0032] 上述技术方案通过在液压缸背压行程中,通过在背压行程回路中设置液压马达, 通过背压行程中液压油对液压马达做功,以将液压执行元件背压行程的能量转化,液压马 达驱动液压栗,液压栗驱动第三液压执行元件动作。
[0033] 可选的,所述液压系统还包括阻尼装置,所述阻尼装置设置于背压行程回路中,与 液压马达串联或并联。
[0034]可选的,所述液压系统还包括变量机构,所述变量机构用于调节液压马达的载荷。 [0035] 可选的,所述液压系统还包括检测第一液压执行元件运行速度的速度传感器与控 制电路,该速度传感器与控制电路信号连接,控制电路与变量机构控制连接,控制电路根据 速度传感器的速度信号,控制变量机构调节第二液压执行元件的载荷。
[0036]可选的,所述变量机构包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判断装置与 调节装置相连接;
[0037] 所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,所述调节装置 用于根据检测与判断装置检测到的液压油流动参数调节液压马达的载荷。
[0038] 可选的,所述液压系统还包括阻尼装置,所述检测与判断装置包括变量油缸控制 阀,所述调节装置包括变量油缸,变量油缸控制阀包括变量油缸控制阀阀体与变量油缸控 制阀的阻力调节机构,所述阻力调节机构是弹簧装置或比例电磁铁,阻力调节机构用于调 整变量油缸控制阀两端切换压力差阈值,所述变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼 装置或液压马达的两端的油路,变量油缸控制阀与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推 杆与液压泵的调节端传动连接,所述液压栗通过调节端的位置变化调整液压栗的输出功 率。
[0039]可选的,所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节装置包括变量油缸, 所述变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液压马达的两端的油路,变量油缸 控制阀与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压马达的调节端传动连接,所述液 压马达通过调节端的位置变化调整液压马达的输出功率。
[0040] 发明人还提供了一种液压执行元件背压行程能量回收的方法,包括步骤:
[0041] 第一液压执行元件开始背压行程,第一液压执行元件通过自身的背压行程回路中 的液压油驱动第二液压执行元件,根据检测到的背压行程回路中液压油流动参数或第一液 压执行元件的运动速度,调节第二液压执行元件的载荷,通过调节第二液压执行元件的载 荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油压,使之小于第一液压执行元件处于静止状 态时的背压,第一执行元件加速背压运动;
[0042] 通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油 压,使之等于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一执行元件匀速背压运动;
[0043] 通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油 压,使之大于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一执行元件减速背压运动直至 停止。
附图说明
[0044]图1为本发明具体实施方式所述液压系统示意图1;
[0045]图2为本发明具体实施方式所述液压系统示意图2;
[0046]图3为本发明具体实施方式所述液压系统示意图3;
[0047]图4为本发明具体实施方式所述液压系统示意图4;
[0048]图5为本发明具体实施方式所述液压系统示意图5。
[0049]附图标记说明:
[0050] 1、第一液压执行元件;
[0051] 2、二通阀;
[0052] 3、液压马达;
[0053] 4、轴连接装置;
[0054] 5、单向阀;
[0055] 6、液压泵;
[0056] 7、变量机构;
[0057] 8、阻尼装置;
[0058] 9、液压蓄能器;
[0059] 10、二通阀;
[0060] 11、第二液压缸;
[0061] 12、发电机;
[0062] 13、电储能装置;
[0063] 14、第一离合器 14;
[0064] 15、飞轮;
[0065] 16、第二离合器;
[0066] 17、第二液压马达;
[0067] 71、变量油缸;
[0068] 72、变量油缸控制阀;
[0069] 73、阻力调节机构。
具体实施方式
[0070]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0071]参见图1、图2,本实施例提供了一种液压系统,包括第一液压执行元件i,与第一液 压执行兀件的背压行程回路;在图1〜5所不实施例中,第一液压执行兀件为液压缸。所述背 压行程回路即背压行程的液压油回路。
[0072]所述背压行程回路中设置有第二液压执行元件,所述液压系统还设置有储能装 置,第二液压执行元件与储能装置连接,所述第二液压执行元件用于对储能装置做功,所述 储能装置用于储存能量。
[0073] 在不同的实施例中,可以根据需要,选择不同类型的储能装置,例如储能装置可以 选用蓄能器、飞轮装置、蓄电池以及电容中的任意一种或多种。
[0074]蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量 转变为压缩能或位能储存起来,当系统需要时,又将压缩能或位能转变为液压或气压等能 而释放出来,重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时,它可以吸收这部分的能量,以保证 整个系统压力正常。液压油是不可压缩液体,因此利用液压油是无法蓄积压力能的,必须依 罪其他介质来转换、蓄积压力能。例如,蓄能器按加载方式可分为弹簧式、重锤式和气体式。 [0075]弹簧式蓄能器,依靠压缩弹簧把液压系统中的过剩压力能转化为弹簧势能存储起 来,需要时释放出去。
[0076]重锤式蓄能器,通过提升加载在密封活塞上的质量块把液压系统中的压力能转化 为重力势能积蓄起来。
[0077]液压蓄能器,以波义尔定律(PVn=K=常数)为基础,通过压缩气体完成能量转化, 使用时首先向蓄能器充入预定压力的气体。当系统压力超过蓄能器内部压力时,油液压缩 气体,将油液中的压力转化为气体内能;当系统压力低于蓄能器内部压力时,蓄能器中的油 在高压气体的作用下流向外部系统,释放能量。利用气体(氮气)的可压缩性质研制的液压 蓄能器就是一种蓄积液压油的装置。液压蓄能器由油液部分和带有气密封件的气体部分组 成,位于皮囊周围的油液与油液回路接通。当压力升高时油液进入蓄能器,气体被压缩,系 统管路压力不再上升;当管路压力下降时压缩空气膨胀,将油液压入回路,从而减缓管路压 力的下降。具体的,液压蓄能器包括罐体与活塞,所述活塞将罐体区隔为储油室与气体室, 所述储油室设有进油口,所述进油口与液压泵通过油路连接,所述活塞可以被储油室的油 压或气体室的气压驱动而往复运动以改变储油室与气体室的容积之比。上述液压蓄能器可 以通过注入液压油使活塞储油室一端的压强大于活塞气体室一端的压强,以推动活塞压缩 气体室中的空气,此时,可以将液压油的能量转换为气体室中压缩空气的势能以存储。当需 要使用液压蓄能器中存储的能量时,使活塞储油室一端的压强小于活塞气体室一端的压 强,压缩空气推动活塞运动,排出液压油并驱动液压油做功。
[0078] 在某些实施例中,第二液压执行元件为液压马达,所述液压马达转动时对储能装 置做功。
[0079] 在某些实施例中,第二液压执行元件与储能装置直接连接,第二液压执行元件可 以直接对储能装置做功,例如,由液压马达驱动飞轮装置中的飞轮旋转,当然飞轮装置中可 以包括变速器及离合器等,以进一步提高飞轮的能量转换及利用效率。
[00^0]例如图5所示实施例,储能装置包括飞轮I5,飞轮15前后分别有第一离合器14与第 二离合器16。储能时,液压马达3驱动飞轮15转动,飞轮速度逐渐提高,对应的马达的变化是 排里•减少,转速提筒,但是通过马达的流量,是速度和排量之积,对于一定的执行元件背压 回程速度保持定值。在这个过程中当阻尼装置8的两端压差小于设定值时,变量油缸控制阀 72f换,控制变量油缸71使液压马达3排量逐渐减小,液压马达3转速提高,带动飞轮15转速 提高;当阻尼装置8的两端压差大于设定值时,变量油缸控制阀72切换,控制变量油缸71使 液压马达3排量逐渐增大,液压马达3的转速降低,飞轮15转速降低;以此实现能量转换以及 调速。
[0081]如图4所示实施例,第一液压执行元件是液压马达,见图4所示的第二液压马达17, 储能装置选用电储能装置13,例如选用蓄电池或电容等,电储能装置13与发电机12电气连 接,发电机12对电储能装置13充电。电储能装置13可以对外输出电能。
[0082]而在另一些实施例中,第二液压执行元件与储能装置间接连接,第二液压执行元 件间接对储能装置做功,例如,液压系统还包括能量转换装置;第二液压执行元件通过能量 转换装置与储能装置连接,并通过能量转换装置对储能装置做功;能量转换装置用于将第 二液压执行元件输出的能量进行转换,并对将转换后的能量用于对储能装置做功。能量转 换装置可以选用液压泵或发电机。图1、2所示实施例中,液压马达3通过轴连接装置4与液压 泵6连接,并带动液压泵6转动,液压栗6工作,将液压油栗入液压蓄能器9中,在连接液压泵6 与液压蓄能器9的油路中设有单向阀5,单向阀5所支持的液压油流向为字液压泵6流向液压 蓄能器9,这样可以避免例如压力不稳定时液压油回流至液压栗6。
[0083] 如图1〜5所示,实施例所述液压系统还包括阻尼装置8,所述阻尼装置8设置于背 压行程回路中,与液压马达串联。具体的,背压行程回路中沿油路二通阀2、液压马达3、阻尼 装置8依次连接。其中,阻尼装置8可以选用毛细管等。
[0084] 实施例中,液压系统还包括变量机构7,所述变量机构7用于调节第二液压执行元 件的载荷。通过改变第二液压执行元件的载荷,改变了背压行程回路中液压油做功的功率, 也就可以改变回路中液压油的流量,从而可以通过变量机构7调节、控制背压行程中液压缸 的回程速度。
[0085] 具体的,在实施例中,变量机构7包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判 断装置与调节装置相连接;
[0086] 所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,所述流动参数 可以包括压强、流量等。所述调节装置用于根据检测与判断装置检测到的液压油流动参数 调节第二液压执行元件的载荷。
[0087] 如图1〜5所述实施例,检测与判断装置包括变量油缸控制阀72,所述调节装置包 括变量油缸71,所述变量油缸控制阀72两端的液控腔分别连接阻尼装置的两端的油路,也 就是阻尼装置两端的压差通过油路反馈到变量油缸控制阀两端的液控腔,变量油缸控制阀 72通过油路与变量油缸71连接,以实现变量油缸控制阀对变量油缸的控制,所述变量油缸 的推杆与液压泵的调节端传动连接,所述液压栗通过调节端的位置变化调整液压泵的输出 功率。具体的,变量油缸控制阀是一种包含切换阻力调节机构的液控阀,更具体的,可以是 一种液控的高频响阀,如图1〜5所示,变量油缸控制阀72上设置有阻力调节机构73,阻力调 节机构73设有弹性元件(弹簧或弹片等)与电磁铁,变量油缸控制阀72中具有可以往复运动 的活塞并分隔为两个腔室(液控腔),两个腔室分别与两个输入端连通,两个输入端分别连 接阻尼装置两端的油路,同时其中一个腔室与变量油缸71通过油路连通,阻力调节机构73 的弹性元件对变量油缸控制阀中活塞的受力进行补偿,当两输入端的压差的力大于弹性元 件提供的补偿力时,或两输入端的压差的力小于弹性元件提供的补偿力时,活塞移动,通过 活塞移动改变变量油缸71的进油量,进而调节变量油缸71的行程,变量油缸71的推杆与液 压泵6连接,推杆移动,改变液压泵6的流量。例如,液压栗6可以选用斜盘式液压栗,变量油 缸的推杆移动改变斜盘式液压泵中斜盘的角度,从而改变液压泵的流量,进而改变液压泵 的功率,同时也就改变了与液压泵6传动连接的液压马达3的载荷。
[0088] 实施例中,液控阀的阻力调节机构是一种比例机构,背压行程中电气控制系统设 定液压执行元件的运行功率或速度值,速度传感器检测执行元件的功率或速度,并将检测 值与设定值比较,根据结果比较动态调整阻力调节机构的阻力值,实现第一液压执行元件 背压行程速度的精确控制。在某些实施例中,通过调节弹性元件或电磁铁,可以改变补偿力 的大小,进而调整变量油缸控制阀动作的阈值,实现不同的流量控制。
[0089] 在另一实施例中,液压系统还包括检测第一液压执行元件运行速度的速度传感器 与控制电路,速度传感器可以感应液压油缸或液压马达等液压执行元件的运动速度,该速 度传感器与控制电路信号连接,控制电路与变量机构控制连接,控制电路根据速度传感器 的速度信号,控制变量机构调节第二液压执行元件的载荷。控制电路设定第一液压执行元 件运行速度对应的传感器读数,并将速度传感器读数与设定值比较,同时控制电路发出指 令到变量机构,调整第二液压执行元件的载荷,使速度传感器读数符合设定值。
[0090] 在图1所示实施例中,变量机构7通过改变液压泵的功率进而改变液压马达3的载 荷,而在图2所示实施例中,变量机构7直接作用于液压马达3,直接调节液压马达3的载荷。 [0091] 背压行程回路中阻尼装置两端的压差反馈到变量油缸控制阀72的液控回路,控制 变量液压缸71实现液压马达或液压泵的变量,使通过阻尼装置的流量与阻力调节机构73的 阻力调定值成对应关系。
[0092] 当通过阻尼装置8的流量达到或超过预定值时,阻尼装置两端的压差达到或超过 阻力调节机构设定值,控制阀切换,液压马达或液压栗实变量,液压马达与液压泵输出流量 比减小,背压行程回路阻力增大,通过阻尼装置8的流量减小;当通过阻尼装置8的流量达小 于预定值时,液压马达或液压泵实变量,液压马达与液压泵输出流量比增大,背压回路阻力 减小,通过阻尼装置8的流量增大。这样,实现通过背压阻尼元件的流量动态调节。
[0093] 在另外一些实施例中,变量油缸控制阀的两个输入端还可以分别连接于液压马达 3两端的油路上,可以检测到液压马达3两端的压差,判断背压行程回路中液压油的流量。 [0094] 还有一些实施例中,节流元件与第二液压执行元件在油路中并联设置,变量机构 通过改变并联油路中的一个或多个支路的流量,来改变整个回路中液压油的流量。
[0095] 在不同实施例中,可以根据需要设置不同类型的阻尼装置,例如为了检测油路中 的液压油流量,可以设置与检测与判断装置相匹配的阻尼装置,为了分流液压油流量或为 了控制液压油流量,可以设置与油路中设定的流量相匹配的阻尼装置,某些实施例中的阻 尼装置可以兼顾二者也可以主要实现其中一个目的。
[0096] 此外,变量机构除了使用液压信号-控制的结构实现,还可以通过电信号检测-控 制的方式实现。例如,变量机构中的检测与判断装置可以使用压力传感器或流量传感器对 背压行程回路中的液压油流动参数进行检测,并将检测结果的电信号发送至调节装置,调 节装置可以是伺服电机驱动的流量调节或功率调节装置,对液压马达或液压泵的功率或负 载进行调节,从而改变背压行程回路的流量。
[0097] 现有技术中,液压系统将背压行程中的能量,转化为热量、噪音或其他形式的能 量。同时,液压系统需要通过控制、调节背压行程回路的液压油流动,以使得液压缸背压行 程的运动可控,例如,很多场合,需要液压缸的背压行程进行得平缓,以精确控制系统运行, 并减少系统设备的磨损,但发明人发现现有技术并不能很好地解决上述问题。
[0098]上述实施例通过第二液压执行元件与储能装置将能量收集、利用,既有效利用了 能量,又避免了能量变为热量、噪音或振动,对设备造成不利影响。并且,通过引入变量机 构,调节第二液压执行元件的载荷,既可以灵活控制第二液压执行元件的功率,又可以根据 需要调整背压行程回路中液压油的流速,从而控制第一液压执行元件的背压行程的运动速 度,便于灵活控制液压系统。
[0099] 基于类似的思想,发明人还提出了如图3所示实施例,与图1、2所示实施例不同,图 3所示实施例采用了第二液压缸11替代储能装置,具体的,该液压系统,包括第一液压执行 元件,第一液压执行元件的背压行程回路,液压泵,以及第三液压执行元件;所述第三液压 执行元件可以如图3所示为第二液压缸11,也可以选用液压马达。
[0100]所述背压行程回路中设置有液压马达,液压马达与液压栗传动连接,所述液压栗 与第二液压缸通过油路连接。
[0101] 与上述实施例类似,液压系统还包括阻尼装置8,所述阻尼装置8设置于背压行程 回路中,与液压马达3串联或并联,液压系统还包括变量机构,所述变量机构用于调节液压 马达的载荷。所述变量机构包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判断装置与调节 装置相连接;所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,所述流动 参数可以包括压强、流量等。所述调节装置用于根据检测与判断装置检测到的液压油流动 参数调节液压马达的载荷。所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节装置包括 变量油缸,所述变量油缸控制阀的两个输入端分别连接阻尼装置或液压马达的两端的油 路,变量油缸控制阀的输出端通过油路与变量油缸连接,所述变量油缸的推杆与液压栗的 调节端传动连接,所述液压泵通过调节端的位置变化调整液压栗的输出功率。
[0102] 或者,变量油缸控制阀的两个输入端分别连接阻尼装置或液压马达的两端的油 路,变量油缸控制阀的输出端通过油路与变量油缸连接,所述变量油缸的推杆与液压马达 的调节端传动连接,所述液压栗通过调节端的位置变化调整液压马达的输出功率。
[0103]图3所示实施例中,变量机构7可以采用上述实施例介绍的图1、2所示实施例的变 量机构的结构原理与结构。
[01 04] 该实施例中,利用油路连接液压栗6与第二液压缸11,在连接油路中可以根据需要 设置单向阀5或二通阀10,单向阀5的作用是防止液压油从第二液压缸11倒流回液压泵6,二 通阀10的作用是控制液压泵6与第二液压缸11连接油路是否接通。
[0105] 在某些实施例中,由第一液压执行元件1的背压行程产生的能量通过背压行程回 路的液压油驱动液压马达3与液压栗6,通过液压泵6栗入液压油驱动第二液压缸11的行程 运动。
[0106] 在更进一步的实施例中,第二液压缸等第三液压执行元件在背压行程中,其第三 液压执行元件的背压行程回路的能量也可以通过本系统转换,收集或利用。例如,在第二液 压缸11的背压行程中,同样可以利用本系统,将液压执行元件背压行程的能量回收,用于对 第一液压执行元件提供液压油动力。
[0107] 当然,在不同的实施例中,上述各实施例的方法可以单独使用也可以结合使用。例 如在有些实施例中,可以同时设置有储能装置用于存储液压执行元件背压行程的能量,也 同时设置有第三液压执行元件用于即时利用其它液压执行元件背压行程的能量,并根据实 际需要灵活切换。
[0108] 实施例中还提供了液压执行元件背压行程的能量回收的方法,包括如下步骤:
[0109] 第一液压执行元件开始背压行程,第一液压执行元件通过自身的背压行程回路中 的液压油驱动第二液压执行元件,第二液压执行元件驱动能量转换装置,能量转换装置对 储能装置做功,根据检测到的背压行程回路中液压油流动参数或第一液压执行元件的运动 速度,调节第二液压执行元件的载荷,通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执 行元件背压行程回路中的油压,使之小于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一 执行元件加速背压运动;
[0110] 通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油 压,使之等于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一执行元件匀速背压运动;
[0111] 通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油 压,使之大于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一执行元件减速背压运动直至 停止。
[0112] 以上方法可以通过操控上述各实施例的液压系统实现。
[0113] 更具体的,另一实施例包括如下步骤:
[0114]提供处于背压状态的液压执行元件,一对轴端传动连接的液压马达和液压栗,其 中液压马达进油口与液压执行元件的背压腔连通,液压马达出油口与油箱连通,液压泵吸 油口与油箱连通,液压泵出油口作为液压源输出高压油,液压马达或液压泵其中之一包括 变量机构,所述液压马达出油口设置阻尼元件,所述变量机构还包括变量液压缸和控制阀, 控制阀是一种包含切换阻力调节机构的液控阀,背压阻尼元件两端的压差反馈到控制阀的 液控回路,控制变量液压缸实现液压马达或液压泵的变量,使通过背压阻尼元件的流量与 阻力调节机构的阻力调定值成对应关系,还提供电气控制系统和液压执行元件速度传感 器,所述液控阀的阻力调节机构是一种比例机构,背压行程中电气控制系统设定液压执行 元件的运行速度值,速度传感器检测执行元件速度,并将检测值与设定值比较,根据结果比 较动态调整阻力调节机构的阻力值,实现执行元件背压行程速度的精确控制;
[0115] 设定阻力调节机构的阻力值,使液压马达和液压栗输出流量比处于较大值,执行 元件背压加速,
[0116] 设定阻力调节机构的阻力值,使液压马达的进油口压力与管路阻力之和与执行元 件处于静止状态的背压相等,执行元件匀速运行,
[0117] 设定阻力调节机构的阻力值,使液压马达的进油口压力与管路阻力之和大于执行 元件处于静止状态的背压,执行元件减速至接近停止的低速,
[0118] 设定阻力调节机构的阻力值,使液压马达的进油口压力逐渐降低到与执行元件处 于静止状态的背压相等,同时执行元件停止,液压执行元件背压行程结束。
[0119] 通过上述液压执行元件背压行程的能量回收的方法,使得液压执行元件在背压过 程结束时避免直接结束背压行程,而使得背压回路中的油压产生的液压力高于背压行程的 背压力,从而导致液压执行元件在背压结束时反弹影响执行元件的精确定位,上述实施例 通过对背压行程回路中的液压油油压等参数进行检测,或对背压行程中的第一液压执行元 件的运行速度进行检测,在背压过程的不同阶段,通过控制回收能量的第二液压执行元件 的载荷进行控制,从而控制背压行程回路中的油压,使第一液压执行元件在结束背压行程 前减速,在背压行程结束时减速为零,避免了背压行程结束时设备的反弹。
[0120]以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,凡是利用 本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关 的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1. 一种液压系统,其特征在于,包括第一液压执行元件,与第一液压执行元件的背压行 程回路; 所述背压行程回路中设置有第二液压执行元件,所述液压系统还设置有储能装置,第 二液压执行元件与储能装置连接,所述第二液压执行元件用于对储能装置做功,所述储能 装置用于储存能量; 所述液压系统还包括变量机构,所述变量机构用于调节第二液压执行元件的载荷;所 述变量机构包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判断装置与调节装置控制连接; 所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,并与设定值比较作 出判断,所述调节装置根据检测与判断的结果调节第二液压执行元件的载荷; 所述液压系统还包括阻尼装置;所述阻尼装置设置于背压行程回路中,与第二液压执 行元件串联或并联; 所述第二液压执行元件为液压马达; 所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节装置包括变量油缸,变量油缸控 制阀包括变量油缸控制阀阀体与变量油缸控制阀的阻力调节机构,所述阻力调节机构是弹 簧装置或比例电磁铁,阻力调节机构用于调整变量油缸控制阀两端切换压力差阈值,所述 变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液压马达两端的油路,变量油缸控制阀 与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压马达的调节端传动连接,所述液压马达 通过调节端的位置变化调整液压马达的输出功率。
2.根据权利要求1所述的液压系统,其特征在于,所述液压系统还包括能量转换装置; 第二液压执行元件通过能量转换装置与储能装置连接,并通过能量转换装置对储能装 置做功; 所述能量转换装置用于将第二液压执行元件输出的能量进行转换,并将转换后的能量 用于对储能装置做功。
3. 根据权利要求2所述的液压系统,其特征在于,所述能量转换装置为液压栗或发电 机。
4. 一种液压系统,其特征在于,包括第一液压执行元件,与第一液压执行元件的背压行 程回路; 所述背压行程回路中设置有第二液压执行元件,所述液压系统还设置有储能装置,第 二液压执行元件与储能装置连接,所述第二液压执行元件用于对储能装置做功,所述储能 装置用于储存能量; 所述液压系统还包括变量机构,所述变量机构用于调节第二液压执行元件的载荷; 所述变量机构包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判断装置与调节装置控制 连接; 所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,并与设定值比较作 出判断,所述调节装置根据检测与判断的结果调节第二液压执行元件的载荷; 所述液压系统还包括阻尼装置与液压栗; 所述阻尼装置设置于背压行程回路中,与第二液压执行元件串联或并联; 所述第二液压执行元件为液压马达,液压马达与液压栗传动连接,通过液压泵对储能 装置做功; 所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节装置包括变量油缸,变量油缸控 制阀包括变量油缸控制阀阀体与变量油缸控制阀的阻力调节机构,所述阻力调节机构是弹 簧装置或比例电磁铁,阻力调节机构用于调整变量油缸控制阀两端切换压力差阈值,所述 变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液压马达两端的油路,变量油缸控制阀 与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压栗的调节端传动连接,所述液压泵通过 调节端的位置变化调整液压栗的输出功率。
5.根据权利要求4所述的液压系统,其特征在于,所述液压系统还包括检测第一液压执 行元件运行速度的速度传感器与控制电路,该速度传感器与控制电路信号连接,控制电路 与变量机构控制连接,控制电路根据速度传感器的速度信号,控制变量机构调节第二液压 执行元件的载荷。
6. —种液压系统,其特征在于,包括第一液压执行元件,第一液压执行元件的背压行程 回路,液压栗,以及第三液压执行元件; 所述背压行程回路中设置有液压马达,液压马达与液压泵传动连接,所述液压栗与第 三液压执行元件通过油路连接; 所述液压系统还包括变量机构,所述变量机构用于调节液压马达的载荷; 所述变量机构包括检测与判断装置与调节装置,所述检测与判断装置与调节装置相连 接; 所述检测与判断装置用于检测背压行程回路中的液压油流动参数,并与设定值比较作 出判断,所述调节装置根据检测与判断的结果调节液压马达的载荷; 所述液压系统还包括阻尼装置,所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述调节 装置包括变量油缸,变量油缸控制阀包括变量油缸控制阀阀体与变量油缸控制阀的阻力调 节机构,所述阻力调节机构是弹簧装置或比例电磁铁,阻力调节机构用于调整变量油缸控 制阀两端切换压力差阈值,所述变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液压马 达的两端的油路,变量油缸控制阀与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压栗的 调节端传动连接,所述液压栗通过调节端的位置变化调整液压栗的输出功率; 或者所述液压系统还包括阻尼装置,所述检测与判断装置包括变量油缸控制阀,所述 调节装置包括变量油缸,变量油缸控制阀包括变量油缸控制阀阀体与变量油缸控制阀的阻 力调节机构,所述阻力调节机构是弹簧装置或比例电磁铁,阻力调节机构用于调整变量油 缸控制阀两端切换压力差阈值,所述变量油缸控制阀两端的液控腔分别连接阻尼装置或液 压马达两端的油路,变量油缸控制阀与变量油缸控制连接,所述变量油缸的推杆与液压马 达的调节端传动连接,所述液压马达通过调节端的位置变化调整液压马达的输出功率。
7.根据权利要求6所述的液压系统,其特征在于,所述液压系统还包括检测第一液压执 行元件运行速度的速度传感器与控制电路,该速度传感器与控制电路信号连接,控制电路 与变量机构控制连接,控制电路根据速度传感器的速度信号,控制变量机构调节液压马达 的载荷。
8. —种液压执行元件背压行程能量回收的方法,包括步骤: 第一液压执行元件开始背压行程,第一液压执行元件通过自身的背压行程回路中的液 压油驱动第二液压执行元件,根据检测到的背压行程回路中液压油流动参数或第一液压执 行元件的运动速度,调节第二液压执行元件的载荷,通过调节第二液压执行元件的载荷控 制第一液压执行元件背压行程回路中的油压,使之小于第一液压执行元件处于静止状态时 的背压,第一执行元件加速背压运动; 通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油压,使 之等于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一执行元件匀速背压运动; 通过调节第二液压执行元件的载荷控制第一液压执行元件背压行程回路中的油压,使 之大于第一液压执行元件处于静止状态时的背压,第一执行元件减速背压运动直至停止。
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