CN105401607A - 一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统 - Google Patents

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张树忠
江吉彬
唐一文
许明三
陈丙三
晏岱
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms

Abstract

本发明公开了一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统，包括第一平衡液压缸和第二平衡液压缸；第一平衡液压缸的无杆端与第二平衡液压缸的无杆端连通，第一平衡液压缸的有杆端与第二平衡液压缸的有杆端连通；第一平衡液压缸的无杆端和第二平衡液压缸的无杆端连通变面积液压蓄能器、可调式溢流阀和压力表；所述变面积液压蓄能器包括壳体，壳体内设有弹性隔膜，弹性隔膜下方设有具有倾斜面的推杆，推杆连接有活塞；可调式溢流阀连接油箱。本发明能为动臂提供稳定附加力，实现所回收能量的高效再利用。

Description

一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统
技术领域
本发明属于机械领域，尤其涉及一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统。
背景技术
液压挖掘机在工作过程中，动臂上下摆动比较频繁，液压挖掘机工作装置重量重、惯性大，为防止动臂液压缸上腔因动臂下降过快而产生吸空，一般通过主阀节流来调速，但减速制动时工作装置大量的位能绝大部分在主阀节流口转化为热能，不仅造成了能量浪费，还会导致系统温度上升和液压元器件寿命的降低。
部分液压挖掘机设置蓄能装置来解决上述问题，但其蓄能液压缸所提供的平衡力均会较大幅度变化，而挖掘机动臂下放所回馈的力和上升所需要的力相对稳定，系统能量回收效率和系统平稳性均有待进一步改进：动臂下降时，随着蓄能器充液压力逐渐增大，蓄能液压缸的平衡力从小过渡到大。在初始充液时蓄能器的压力较小，相当部分势能通过节流转化为热能；动臂上升时，蓄能器放液压力逐渐减小，蓄能液压缸所提供的辅助力较大幅度减小，原动臂液压缸的力相应增大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统。本发明采用了变面积液压蓄能器，保证蓄能器中的压力基本不变，即使动臂下降过程平衡液压缸输出力基本稳定，提高能量回收效率和系统平稳性；当动臂上升时，在变面积液压蓄能器稳定压力的作用下，平衡液压缸活塞伸出，为动臂提供稳定附加力，减小动臂液压缸的输出力，实现所回收能量的高效再利用。
为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：
一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统，包括第一平衡液压缸和第二平衡液压缸；第一平衡液压缸的无杆端与第二平衡液压缸的无杆端连通，第一平衡液压缸的有杆端与第二平衡液压缸的有杆端连通；第一平衡液压缸的无杆端和第二平衡液压缸的无杆端铰接在挖掘机动臂的销轴上，第一平衡液压缸的有杆端和第二平衡液压缸的有杆端铰接在挖掘机转台的销轴上；第一平衡液压缸的无杆端和第二平衡液压缸的无杆端连通变面积液压蓄能器、可调式溢流阀和压力表；所述变面积液压蓄能器包括壳体，壳体内设有弹性隔膜，弹性隔膜下方设有具有倾斜面的推杆，推杆连接有活塞；弹性隔膜与活塞之间为调压腔，调压腔连通有低压油箱；活塞下方为连通腔，连通腔连通第一平衡液压缸的无杆端和第二平衡液压缸的无杆端；可调式溢流阀连接油箱。
进一步的改进，所述推杆通过连杆连接活塞。
进一步的改进，所述推杆为半球形。
本发明在动臂下降蓄能过程中，采用了变面积液压蓄能器，保证蓄能器中的压力基本不变，即使动臂下降过程平衡液压缸输出力基本稳定，提高能量回收效率和系统平稳性；当动臂上升时，在变面积液压蓄能器稳定压力的作用下，平衡液压缸活塞伸出，为动臂提供稳定附加力，减小动臂液压缸的输出力，实现所回收能量的高效再利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为变面积液压蓄能器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统，包括第一平衡液压缸4和第二平衡液压缸6；第一平衡液压缸4的无杆端与第二平衡液压缸6的无杆端连通，第一平衡液压缸4的有杆端与第二平衡液压缸6的有杆端连通；第一平衡液压缸4的无杆端和第二平衡液压缸6的无杆端铰接在挖掘机动臂的销轴上，第一平衡液压缸4的有杆端和第二平衡液压缸6的有杆端铰接在挖掘机转台的销轴上；第一平衡液压缸4的无杆端和第二平衡液压缸6的无杆端连通变面积液压蓄能器3、可调式溢流阀1和压力表2。液压挖掘机的原动臂液压缸5以原有的方式安装，不会受到本系统的影响。
如图2所示，变面积液压蓄能器3包括壳体31，壳体31内设有弹性隔膜32，弹性隔膜32下方设有具有倾斜面的推杆34，推杆34连接有活塞33；可调式溢流阀1连接油箱。弹性隔膜32与活塞33之间为调压腔36，调压腔36连通有低压油箱；活塞33下方为连通腔37，连通腔37连通第一平衡液压缸4的无杆端和第二平衡液压缸6的无杆端。推杆34通过连杆35连接活塞33。推杆34为半球形。推杆34也可替换为倒置的圆锥台形等其它具有倾斜面的形状。
本发明的原理是活塞33受到压力，带动推杆34上移，压缩弹性隔膜32，使弹性隔膜32上方空间的压强增大，进行蓄能。推杆34压缩弹性隔膜32的同时被弹性隔膜32逐渐包裹，弹性隔膜32与推杆34侧壁的接触面给予推杆34斜向上的力，以抵消部分弹性隔膜32对推杆34上表面的压力。随着推杆34逐步压缩弹性隔膜32，陷入弹性隔膜32越深，给予推杆34斜向上的力越大，即随着压强的增大，弹性隔膜32对推杆34的有效压力面积逐渐变小，从而维持对活塞33推力的稳定性。调压腔36受压时，体积减小，使内部的液压油(或其它液体或气体等)流通往低压油箱；同时使得弹性隔膜32可进行形变。
本动臂节能系统实现节能的具体工作原理如下：
1、节能系统处于关闭状态
当动臂液压缸完全收缩时，使可调式溢流阀1的开口全开，节能系统处于关闭状态。
2、节能系统处于开启状态
(1)下放
动臂下放时，平衡液压缸的活塞收缩，将无杆腔液压油增压并通过管路储存到变面积液压蓄能器3中，变面积液压蓄能器3充液但压力基本不变，实现能量的高效回收和保证系统的平稳性。
(2)上升
动臂上升时，变面积蓄能器3释放稳定高压液压油通过管路送到平衡液压缸无杆腔，为动臂的上升提供稳定辅助力，实现所回收能量的高效再利用。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统，其特征在于，包括第一平衡液压缸(4)和第二平衡液压缸(6)；第一平衡液压缸(4)的无杆端与第二平衡液压缸(6)的无杆端连通，第一平衡液压缸(4)的有杆端与第二平衡液压缸(6)的有杆端连通；第一平衡液压缸(4)的无杆端和第二平衡液压缸(6)的无杆端铰接在挖掘机动臂的销轴上，第一平衡液压缸(4)的有杆端和第二平衡液压缸(6)的有杆端铰接在挖掘机转台的销轴上；第一平衡液压缸(4)的无杆端和第二平衡液压缸(6)的无杆端连通变面积液压蓄能器(3)、可调式溢流阀(1)和压力表(2)；所述变面积液压蓄能器(3)包括壳体(31)，壳体(31)内设有弹性隔膜(32)，弹性隔膜(32)下方设有具有倾斜面的推杆(34)，推杆(34)连接有活塞(33)；弹性隔膜(32)与活塞(33)之间为调压腔(36)，调压腔(36)连通低压油箱；活塞(33)下方为连通腔(37)，连通腔(37)连通第一平衡液压缸(4)的无杆端和第二平衡液压缸(6)的无杆端；可调式溢流阀(1)连接油箱。
2.如权利要求1所述的采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统，其特征在于，所述推杆(34)通过连杆(35)连接活塞(33)。
3.如权利要求1所述的采用变面积液压蓄能器的平衡式动臂节能系统，其特征在于，所述推杆(34)为半球形。
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