CN104930001A - 节能液压系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节能液压系统及工程机械，涉及工程机械领域，包括：用于控制系统运动速度和方向的第一油路系统；与所述第一油路系统机械连接并发生同步运动的第二油路系统；与所述第二油路系统机械连接，并用于储存和释放能量的第三油路系统。通过本发明所提供的节能液压系统，在实现对能量的回收利用的同时解决了多个执行元件的同步问题，且能量回收利用过程中节流损失小、效率高，能有效地降低系统的能耗，提高产品性能。

Description

节能液压系统及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种节能液压系统及工程机械。

技术背景

目前，用油缸变幅的挖掘机或起重机等工程机械，在俯下或下降的时候，在速度的控制上，大多采用平衡阀或节流阀等元件抵消负载的压力，从而控制俯下或下降的速度，使得运动部件平稳、安全的下降，在这个过程中负载所拥有的重力势能全部消耗在了节流元件上，造成能量浪费。如专利CN201210080014等现有技术中针对这一问题也进行了能量回收，但回收能量利用率低，且在有多个执行元件例如两个油缸同时举升或俯仰的工况中，多个执行元件的同步也常常是个无法解决的问题。

因此，提供一种能解决多个执行元件同步问题的节能液压系统，是本发明要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能液压系统，在实现对能量的回收利用的同时解决多个执行元件的同步问题，且能量回收利用过程中节流损失小、效率高，有效地降低系统的能耗，提高产品性能。本发明还提供了一种包括上述节能液压系统的工程机械。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种节能液压系统，其特征在于，包括：用于控制系统运动速度和方向的第一油路系统；与所述第一液压机构机械连接并发生同步运动的第二油路系统；与所述第二油路系统机械连接，用于储存和释放能量的第三油路系统。

其中，所述第一油路系统包括：第一泵马达；与第一泵马达连接的压力油源和油箱；与第一泵马达连接的第一油缸。

其中，所述第一泵马达与所述压力油源和油箱之间依次设有用于控制压力油流量从而调节运动速度的节流阀和用于控制压力油流动方向从而控制运动方向的方向控制阀，所述节流阀与泵马达相邻，方向控制阀与压力油源和油箱相邻，所述节流阀和方向控制阀形成一个控制油路系统。

其中，所述第二油路系统包括：机械连接在所述第一泵马达上的第二泵马达，从而实现第一油路系统与第二油路系统的机械连接；与第二泵马达连接的第二油缸；与第二泵马达连接的油箱。

其中，所述第一泵马达和第二泵马达为相同排量马达。

优选地，所述第一泵马达和第二泵马达的转速相同。

其中，所述第三油路系统包括：与所述第二泵马达机械连接的第三泵马达；与所述第三泵马达连接的蓄能器；与所述第三泵马达连接的油箱。

其中，所述第三油路系统还包括与所述第三泵马达连接的保护及补油油路。

其中，所述蓄能器与所述保护及补油油路构成一个回收油路，用于储存和释放能量。

其中，所述第三泵马达为变量泵马达。

其中，所述节流阀为比例控制阀具有连接压力油源、连接油箱、连接所述节流阀三个油口。

为实现本发明的目的，本发明还提供一种包括如上所述的节能液压系统工程机械。

特别是，所述机械连接可以是通过花键套进行连接，也可以通过齿轮箱进行连接。

该技术方案中，第一油缸、第一泵马达以及流量方向控制阀组成的第一油路系统，第二油缸、第二泵马达及油箱组成的第二油路系统，第三泵马达、蓄能器及油箱组成的第三油路系统是三个油路相互对立的系统，第一油路系统利用流量方向控制阀控制第一油缸运动速度，第二油路系统保证第一油缸与第二油缸的运动速度同步，第三油路系统存储和释放能量。第一油缸与第二油缸的同步动作是第一泵马达与第二泵马达通过机械连接后同步动作实现，且第一泵马达与第二泵马达为同排量的泵马达。第三油路系统能量存储和释放能量通过第一泵马达，第二泵马达与第三泵马达间机械连接实现。因此，本发明所提供的液压节能系统，在现实对能量的回收利用的同时解决了多个执行元件的同步问题，且能量回收利用过程中节流损失小、效率高，有效了降低了系统的能耗，提高产品性能。

综上所述，通过本发明所提供的技术方案，结构简单，在实现对能量收回利用的同时解决了多个油缸动作的同步问题，消除了油缸升降不同步导致机械结构卡滞等现象，延长了机械结构的使用寿命，提升了产品的工作性能；且能量回收利用的中间转换环节少，节流损失小，效率高，最大限度的回收利用了负载产生的重力势能，有效的降低了系统能耗。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例的节能液压系统的原理图；

图2是根据本发明又一实施例的节能液压系统的原理图；

其中，图1至图2附图中标记与部件名称之间的对应关系为：

1第一泵马达，2第二泵马达，3第一油缸，4第二油缸，5第三泵马达，6蓄能器，7节流阀，8方向控制阀，101补油油路。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本发明所提供的节能液压系统的一个实施例。本发明提供了一种节能液压系统，包括：第一泵马达1，第二泵马达2，第三泵马达5，所述第一泵马达1与所述第二泵马达2为相同的泵马达，与所述的第一泵马达2的B口连接的第一油缸3，与所述的第二泵马达2的D口连接的第二油缸4；与所述的第三泵马达5的E口连接的蓄能器6，与所述的第一泵马达1的A口连接的节流阀7，与所述节流阀7连接的方向控制阀8，所述方向控制阀8还与压力油源和油箱连接；第一泵马达1与所述第二泵马达2及所述第三泵马达5机械连接。

该技术方案中，第一油缸、第一泵马达以及流量方向控制阀组成的第一油路系统，第二油缸与第二泵马达组成的第二油路系统，第三泵马达与蓄能能组成的第三油路系统是三个油路相互对立的系统，第一油路系统利用流量方向控制阀控制第一油缸与第二油缸的动作速度，第二油路系统利用第二泵马达保证第一油缸与第二油缸的动作速度同步，第三油路系统存储和释放能量。第一油缸与第二油缸的同步动作是第一泵马达与第二泵马达通过机械连接后同步动作实现，且第一泵马达与第二泵马达为同排量的泵马达；第一油路、第二油路与第三油路间能量的转换通过第一泵马达，第二泵马达与第三泵马达间机械连接实现，进而实现第三油路系统存储和释放能量。

本发明所提供的节能液压系统的工作原理为：

假设本发明所提供的节能液压系统中负载所产生的压力为a，蓄能器最小工作压力即充气压力为b，蓄能器最高工作压力为c，第一泵马达、第二泵马达排量V1，第三泵马达V3，则三者之间的大小关系为：2a*V1/V3＞c＞b。

该实施案列中，第一油缸与第二油缸均是单活塞杆伸出缸，单活塞杆伸出即进行提升负载的主动动作时，蓄能器释放存储的高压油补充系统所需要的能量，此时蓄能器的压力变化情况为c-a*V1/V3-b。在c-a*V1/V3区间，蓄能器内存储的高压油作用于第三泵马达，第三泵马达工作于马达工况，同时第三泵马达通过机械连接驱动第一泵马达和第二泵马达工作于泵工况，并同步转动，从第一马达B口出来的压力油液驱动第一油缸举升，从第二马达D口出来的压力油液驱动第二油缸举升；在a*V1/V3-b区间，蓄能器内存储的高压油作用于第三泵马达，第三泵马达工作于马达工况，第一泵马达在压力源作用下，工作于马达工况，第一泵马达和第三泵马达同时通过机械连接驱动第二泵马达工作于泵工况，第一泵马达与第二泵马达通过机械连接同步转动，从第一马达B口出来的压力油液驱动第一油缸，从第二马达D口出来的压力油液驱动第二油缸继续举升。

对应地，第一油缸与第二油缸活塞杆缩回即进行放下负载的被动动作时，蓄能器回收系统的能量、将油液以高压的形式存储起来，此时蓄能器内的压力变化情况为b-a*V1/V3-c。在b-a*V1/V3区间，第二油缸中的高压油作用于第二泵马达作为马达工况，通过机械连接驱动第一泵马达和第三泵马达，第一泵马达和第三泵马达作为泵工况，第三泵马达E口产生高压油，后直接进入蓄能器给蓄能器充压，第一泵马达A口产生高压油，后进入流量方向控制阀，再进入油箱，同时通过节流阀调节第一油缸下降速度，第一油缸与第二油缸通过第一泵马达与第二泵马达间机械连接保证速度同步。在a*V1/V3-c区间，第一油缸与第二油缸中的高压油分别作用在第一泵马达和第二泵马达，第一泵马达及第二泵马达作为马达工况，通过机械连接驱动第三泵马达转动，第三泵马达作为泵工况，第三泵马达E口产生高压油，进入蓄能器给蓄能器充压，在负载的作用下将油液继续充入蓄能器至活塞杆完全缩回、蓄能器内压力达到c。第一油缸内压力油经第一泵马达进入节流阀及方向控制阀，再进入油箱，并通过节流阀调节第一油缸下降速度，第一油缸与第二油缸通过第一联轴器保证速度同步。

本发明所提供的液压节能系统，结构简单，在实现对能量的回收利用的同时解决了多个油缸动作的同步问题，消除了油缸升降不同步导致机械结构卡滞的现象，延长了机械结构的使用寿命，提升了产品的工作性能；且能量回收利用的中间转换环节少，节流损失小、效率高，最大限度的回收利用了负载产生的重力势能，有效地降低了系统能耗。

优选地，所述节流阀7为比例阀。

优选地，所述方向控制阀8工作油口与所述节流阀7连接，P口与压力油源连接，T口与油箱连接。

作为一种优选的实施例，流量方向控制阀可以是一个整体的比例换向阀，也可以是由比例阀和换向阀组合而成，换向阀可以是手动的，也可以是电控或者液控的。

优选地，所述第一泵马达1和所述第二泵马达2均是定量泵马达。

优选地，所述第一泵马达1和所述第二泵马达2均是变量泵马达。

作为一种优选的实施例，第一泵马达和第二泵马达可以是定量泵马达或者变量泵马达，只要两种排量相同即可。

优选地，所述第三泵马达5是变量泵马达。

优选地，所述第一油缸3和所述第二油缸4是相同油缸。

图2是本发明所提供的节能液压系统的有一个实施例。如图2中所示，作为一种优选的实施例，为补充第三油路系统这个闭式系统的泄露及保护第三油路过载及压力冲击等，在第三泵马达的E口与蓄能器之间还连接有补油及保护油路，进一步提高本发明的实用性。

本发明还提供了一种工程机械，包括上述任一技术方案所述的节能液压系统。

需要说明的是，本发明所述的机械连接可以通过花键套进行连接，也可以通过齿轮箱进行连接，还可以通过其他可以实现机械连接的方式进行连接。

需要说明的是，本发明提供的液压系统中仅存在由一个节流阀和一个方向控制阀形成的一个控制油路系统，大大减少了执行元件，从而避免了能量在执行元件上的损耗。

需要说明的是，本发明提供的液压系统中，控制油路系统和回收油路是相互独立的，互不干扰，提高本发明系统的工作效率及安全性能。

需要说明的是，本发明提供的液压系统中的第一泵马达和第二泵马达为相同排量的马达，转速相同，从而实现本发明系统中多个执行元件的同步，有效避免油缸升降不同步导致的机械卡滞，从而延长机械结构的使用寿命。

综上所述，通过本发明所提供的技术方案，结构简单，在实现对能量的回收利用的同时解决了多个油缸动作的同步问题，消除了油缸升降不同步导致的机械结构卡滞现象，延长了机械结构的使用寿命，提升了产品的工作性能；且能量回收利用的中间转换环节少，节流损失小、效率高，最大限度的回收利用了负载产生的重力势能，有效地降低了系统能耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之类。

Claims (9)

1.一种节能液压系统，其特征在于，包括：

用于控制系统运动速度和方向的第一油路系统；

与所述第一液压机构机械连接并发生同步运动的第二油路系统；

与所述第二油路系统机械连接，用于储存和释放能量的第三油路系统。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一油路系统包括：

第一泵马达；

与第一泵马达连接的压力油源和油箱；

与第一泵马达连接的第一油缸；

其中，所述第一泵马达与所述压力油源和油箱之间依次设有用于控制压力油流量从而调节运动速度的节流阀和用于控制压力油流动方向从而控制运动方向的方向控制阀，所述节流阀与泵马达相邻，方向控制阀与压力油源和油箱相邻，所述节流阀和方向控制阀形成一个控制油路系统。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二油路系统包括：

机械连接在所述第一泵马达上的第二泵马达，从而实现第一油路系统与第二油路系统的机械连接；

与第二泵马达连接的第二油缸；

与第二泵马达连接的油箱。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三油路系统包括：

与所述第二泵马达机械连接的第三泵马达；

与所述第三泵马达连接的蓄能器；

与所述第三泵马达连接的油箱。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三油路系统还包括与所述第三泵马达连接的保护及补油油路。

6.如权利要求5任一所述系统，其特征在于，所述蓄能器与所述保护及补油油路构成一个回收油路，用于储存和释放能量。

7.根据权利要求4所述的节能液压系统，其特征在于，第三泵马达为变量泵马达。

8.根据权利要求2所述的节能液压系统，其特征在于，所述节流阀为比例控制阀具有连接压力油源、连接油箱、连接所述节流阀三个油口。

9.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1至7中任何一项所述的节能液压系统。