CN106223392A - 一种挖掘机回转能量回收系统 - Google Patents

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    • E02F9/2217Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels

Abstract

本发明公开一种挖掘机回转能量回收系统,主要由回收回路和补油回路构成,包括液压泵、第一蓄能器、第二蓄能器、用于能量回收的回收阀组、回转马达总成、第一溢流阀、第二溢流阀以及主控阀,回收阀组、第二蓄能器及第二溢流阀构成系统的回收回路;液压泵、溢流阀、第一单向阀、第二单向阀及第一蓄能器构成系统的补油回路。本发明不仅可实现回转能量的回收,还消减了回转加减速的冲击性,避免了马达吸空现象的发生,确保回转能量的正常回收。

Description

一种挖掘机回转能量回收系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种挖掘机回转能量回收系统,适用于液压混合动力挖掘机上车回转制动能和回转启动溢流能的回收,属于挖掘机能量回收技术领域。
背景技术
[0002]随着社会经济的迅速发展,能源短缺和环境污染问题日趋严重,各国都已将降低能源损耗、保护环境提上日程。同时,能效比是液压挖掘机市场竞争的关键参数之一,因此液压挖掘机的节能技术研究及应用尤为必要。
[0003]目前,液压混合动力技术研究已列入国家十三五科技支撑计划,基于挖掘机能量回收的液压混合动力节能技术研究及应用,主要是对挖掘机动臂势能、回转制动能进行回收,回收的能量通过蓄能器存储。其中回转能量回收主要包含上车回转制动和回转启动溢流两部分能量,采用常规液压顺序阀虽然可以实现回转能量的回收,但存在回转加减速冲击性大和马达吸空的问题,影响回转能量的回收。
发明内容
[0004]针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种挖掘机回转能量回收系统,不仅可实现回转能量的回收,还可消减回转加减速的冲击性,避免马达吸空现象的发生,确保回转能量的正常回收。
[0005]为了实现上述目的,本发明采用的一种挖掘机回转能量回收系统,主要由回收回路和补油回路构成,包括液压栗、第一蓄能器、第二蓄能器、用于能量回收的回收阀组、回转马达总成、第一溢流阀、第二溢流阀以及主控阀,液压栗的进油口与油箱连接,出油口与第一单向阀的进油口连接,旁路与溢流阀连接;第一单向阀的出油口与第一蓄能器连接;第一蓄能器的出油口与第二单向阀的进油口连接;第二单向阀的出油口与回转马达总成的油口C连接;回转马达总成的油口 A与主控阀的油口 A、回收阀组的油口 A连接,回转马达总成的油口B与主控阀的油口B、回收阀组的油口B连接;回收阀组的油口 C经第三单向阀与第二蓄能器连接,第二蓄能器的出油口与第二溢流阀的进油口连接;回收阀组的回油口、第二溢流阀的出油口与油箱连接;回收阀组、第二蓄能器及第二溢流阀构成系统的回收回路;液压栗、溢流阀、第一单向阀、第二单向阀及第一蓄能器构成系统的补油回路。
[0006]优选地,所述回收阀组包括结构相同的第一压力阀和第二压力阀,第一压力阀的进油口为回收阀组的油口 B,第二压力阀的进油口为回收阀组的油口 A;第一压力阀的出油口与第二压力阀的出油口连接,并作为回收阀组的油口 C;第二压力阀包括顺序阀、与顺序阀先导锥阀相连的第二弹簧以及与顺序阀连接的压力控制阀,顺序阀的进、出油口为第二压力阀的进、出油口。
[0007]优选地,所述压力控制阀包括液阻、控制腔、活塞、弹簧腔和第一弹簧,顺序阀的进油口与液阻的进油口连接,液阻的出油口与控制腔连接;活塞介于控制腔和弹簧腔之间,第一弹簧位于弹簧腔内;弹簧腔与顺序阀的的泄油口相连,并接回油箱;通过调整液阻数值和控制腔容积的大小以及第一弹簧的设定值,能调整第一阶段回转压力和压力建立时间。
[0008]优选地,所述第一压力阀和第二压力阀集成在一起;压力控制阀与顺序阀集成在一起,压力控制阀为集成件。
[0009]优选地,所述回转马达总成包括回转马达、第四单向阀和第五单向阀,回转马达的油口 A、油口 B为回转马达总成的油口 A、油口 B;第四单向阀的进油口与第五单向阀的进油口连接,并作为回转马达总成的油口C与第二单向阀的出油口连接;第四、五单向阀、的出油口与回转马达的油口 A、油口 B对应连接。
[0010]优选地,所述液压栗用于供给第一蓄能器的冲液,液压栗的排量满足各种工况下回转马达总成补油所需油液量。
[0011]与现有技术相比,本发明主要由回收回路和补油回路构成,不仅实现了回转能量的收集;而且,回收回转能量时,通过回收回路中回收阀组的多级压力控制功能削减了回转加减速冲击;同时,利用补油回路中液压栗对第一蓄能器充液,第一蓄能器直接为回转马达总成进行补油,确保了回转马达补油的可靠性,防止了马达的吸空损坏。其中,第一蓄能器的充液由独立的液压栗供给,不影响挖掘机整机性能。总的来说,回转启动/制动能量通过回收阀组回收时,回收阀组具有两级压力控制,可以消减回转加减速的冲击性,实现回转平稳地启动/制;同时通过补油回路对回转马达补油,避免了马达吸空现象的发生,使马达可靠运转;最终实现了回转能量的正常回收。
附图说明
[0012]图1为本发明的液压原理图。
[0013]图中:1、油箱,2、液压栗,3、第一溢流阀,4、第一单向阀,5、第二单向阀,6、第一蓄能器,7、第二蓄能器,8、第三单向阀,9、回收阀组,91、第一压力阀,92、第二压力阀,921、液阻,922、控制腔,923、活塞,924、弹簧腔,925、第一弹簧,926、第二弹簧,927、顺序阀,10、回转马达总成,101、回转马达,102、第四单向阀,103、第五单向阀,11、第二溢流阀,12、主控阀。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0015]如图1所示,一种挖掘机回转能量回收系统,主要由回收回路和补油回路构成,包括液压栗2、第一蓄能器6、第二蓄能器7、用于能量回收的回收阀组9、回转马达总成10、第一溢流阀3、第二溢流阀11以及主控阀12,液压栗2的进油口与油箱I连接,出油口与第一单向阀4的进油口连接,旁路与溢流阀3连接;第一单向阀4的出油口与第一蓄能器6连接;第一蓄能器6的出油口与第二单向阀5的进油口连接;第二单向阀5的出油口与回转马达总成10的油口 C连接;回转马达总成1的油口 A与主控阀12的油口 A、回收阀组9的油口 A连接,回转马达总成1的油口 B与主控阀12的油口 B、回收阀组9的油口 B连接;回收阀组9的油口 C经第三单向阀8与第二蓄能器7连接,第二蓄能器7的出油口与第二溢流阀11的进油口连接;回收阀组9的回油口、第二溢流阀11的出油口与油箱I连接;回收阀组9、第二蓄能器7及第二溢流阀11构成系统的回收回路;液压栗2、溢流阀3、第一单向阀4、第二单向阀5及第一蓄能器6构成系统的补油回路。回收回转能量时,通过回收回路中回收阀组9的多级压力控制功能削减了回转加减速冲击,实现了回转能量的收集;同时,利用补油回路中液压栗2对第一蓄能器6充液,第一蓄能器6直接为回转马达总成10进行补油,确保了回转马达补油的可靠性。其中,第一蓄能器6的充液由独立的液压栗2供给,不影响挖掘机整机性能。
[0016]优选地,所述回收阀组9包括结构相同的第一压力阀91和第二压力阀92,第一压力阀91的进油口为回收阀组9的油口B,第二压力阀92的进油口为回收阀组9的油口A;第一压力阀91的出油口与第二压力阀9 2的出油口连接,并作为回收阀组9的油口 C;第二压力阀9 2包括顺序阀927、与顺序阀927先导锥阀相连的第二弹簧926以及与顺序阀927连接的压力控制阀,顺序阀927的进、出油口为第二压力阀92的进、出油口。第一压力阀91与第二压力阀92的结构、原理相同,这里不再赘述。
[0017]压力控制阀是第一压力阀91和第二压力阀92在常规顺序阀功能基础上增加的一级压力控制,优选地,可包括液阻921、控制腔922、活塞923、弹簧腔924和第一弹簧925,顺序阀927的进油口与液阻921的进油口连接,液阻921的出油口与控制腔922连接;活塞923介于控制腔922和弹簧腔924之间,第一弹簧925位于弹簧腔924内;弹簧腔924与顺序阀927的的泄油口相连,并接回油箱I;通过调整液阻921数值和控制腔922容积的大小以及第一弹簧925的设定值,能调整第一阶段回转压力和压力建立时间。
[0018]优选地,所述第一压力阀91和第二压力阀92集成在一起;压力控制阀与顺序阀927集成在一起,压力控制阀为集成件。当然,第一压力阀91和第二压力阀92也可以独立安装使用,压力控制阀与顺序阀927也可以独立安装使用,具体可根据需要自行选择。集成使结构更简单、可靠、成本低。
[0019]优选地,所述回转马达总成10包括回转马达101、第四单向阀102和第五单向阀103,回转马达101的油口A、油口B为回转马达总成10的油口A、油口B;第四单向阀102的进油口与第五单向阀103的进油口连接,并作为回转马达总成10的油口 C与第二单向阀5的出油口连接;第四、五单向阀102、103的出油口与回转马达101的油口A、油口B对应连接。回转马达总成10的油口A和油口B侧马达内部未集成溢流阀,其压力控制完全依靠第一压力阀91和第二压力阀92。
[0020]优选地,所述液压栗2用于供给第一蓄能器6的冲液,液压栗2的排量满足各种工况下回转马达总成10补油所需油液量。选择合适的液压栗2的排量可以满足各种工况下的回转马达1A补油所需油液量,使系统更稳定、可靠的工作。
[0021] 工作过程(详见图1):
[0022]上车回转时,主控阀12的B 口输出高压油通过回转马达101的油口 B进油,1I的油口 A回油通过主控阀12的A 口流回油箱,驱动回转马达旋转。当回转启动或制动时,主控阀12的A口和B 口截止,由于上车惯性使回转马达101的油口 A侧油液受压,转换成高压,而油口 B侧油液由高压变低压。这时,回转马达101的油口A侧高压油流入回收阀组9的A口,先通过液阻921流入控制腔922使活塞923克服第一弹簧925的力右移,建立第一阶段回转压力。当活塞923移动到限位终端时,压力继续上升达到第二弹簧926的设定压力时,顺序阀927的主阀芯开启,建立第二段回转压力,使进入的高压油液流出并经第三单向阀8流入第二蓄能器7。当第二蓄能器7压力达到第二溢流阀11的设定压力时从第二溢流阀11溢流至油箱I,从而消减了回转制动的冲击。同时,由于上车惯性,回转马达制动时要继续沿原来方向旋转,而主控阀12的油口 A、B此时截止,所以回转马达101的B 口油液缺少,如果不补油的话,会造成回转马达吸空损坏。而这里,当回转马达101的B 口油液压力低于设定值时,第一蓄能器6便输出油液,经第二单向阀5和回转马达101的C 口流经回转马达的第四单向阀102至回转马达的油口 B侧补油,以防止马达吸空损坏,这里,第一蓄能器6里的油压是通过液压栗2来充液。当反向回转时,能量回收通过第一压力阀91实现,补油仍通过第一蓄能器6实现,其原理与上述相同,不再赘述。
[0023]由上述结构可见,本发明是主要由回收回路和补油回路构成,不仅实现了回转能量的收集;而且,回收回转能量时,通过回收回路中回收阀组的多级压力控制功能削减了回转加减速冲击;同时,利用补油回路中液压栗对第一蓄能器充液,第一蓄能器直接为回转马达总成进行补油,确保了回转马达补油的可靠性,防止了马达的吸空损坏。其中,第一蓄能器的充液由独立的液压栗供给,不影响挖掘机整机性能。总的来说,回转启动/制动能量通过回收阀组回收时,回收阀组具有两级压力控制,可以消减回转加减速的冲击性,实现回转平稳地启动/制;同时通过补油回路对回转马达补油,避免了马达吸空现象的发生,使马达可靠运转;最终实现了回转能量的正常回收。

Claims (6)

1.一种挖掘机回转能量回收系统,其特征在于,主要由回收回路和补油回路构成,包括液压栗(2)、第一蓄能器(6)、第二蓄能器(7)、用于能量回收的回收阀组(9)、回转马达总成(10)、第一溢流阀(3)、第二溢流阀(11)以及主控阀(12), 液压栗(2)的进油口与油箱(I)连接,出油口与第一单向阀(4)的进油口连接,旁路与溢流阀(3)连接;第一单向阀(4)的出油口与第一蓄能器(6)连接;第一蓄能器(6)的出油口与第二单向阀(5)的进油口连接;第二单向阀(5)的出油口与回转马达总成(10)的油口 C连接;回转马达总成(1)的油口A与主控阀(I2)的油口A、回收阀组(9)的油口A连接,回转马达总成(10)的油口 B与主控阀(12)的油口 B、回收阀组(9)的油口 B连接; 回收阀组(9)的油口 C经第三单向阀(8)与第二蓄能器(7)连接,第二蓄能器(7)的出油口与第二溢流阀(11)的进油口连接;回收阀组(9)的回油口、第二溢流阀(11)的出油口与油箱(I)连接; 回收阀组(9)、第二蓄能器(7)及第二溢流阀(11)构成系统的回收回路;液压栗(2)、溢流阀(3)、第一单向阀(4)、第二单向阀(5)及第一蓄能器(6)构成系统的补油回路。
2.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转能量回收系统,其特征在于,所述回收阀组(9)包括结构相同的第一压力阀(91)和第二压力阀(92),第一压力阀(91)的进油口为回收阀组(9)的油口 B,第二压力阀(92)的进油口为回收阀组(9)的油口 A;第一压力阀(91)的出油口与第二压力阀(92)的出油口连接,并作为回收阀组(9)的油口C;第二压力阀(92)包括顺序阀(927)、与顺序阀(927)先导锥阀相连的第二弹簧(926)以及与顺序阀(927)连接的压力控制阀,顺序阀(927)的进、出油口为第二压力阀(92)的进、出油口。
3.根据权利要求2所述的一种挖掘机回转能量回收系统,其特征在于,所述压力控制阀包括液阻(921)、控制腔(922)、活塞(923)、弹簧腔(924)和第一弹簧(925),顺序阀(927)的进油口与液阻(921)的进油口连接,液阻(921)的出油口与控制腔(922)连接;活塞(923)介于控制腔(922)和弹簧腔(924)之间,第一弹簧(925)位于弹簧腔(924)内;弹簧腔(924)与顺序阀(927)的的泄油口相连,并接回油箱(I);通过调整液阻(921)数值和控制腔(922)容积的大小以及第一弹簧(925)的设定值,能调整第一阶段回转压力和压力建立时间。
4.根据权利要求2所述的一种挖掘机回转能量回收系统,其特征在于,所述第一压力阀(91)和第二压力阀(92)集成在一起;压力控制阀与顺序阀(927)集成在一起,压力控制阀为集成件。
5.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转能量回收系统,其特征在于,所述回转马达总成(10)包括回转马达(101)、第四单向阀(102)和第五单向阀(103),回转马达(101)的油口A、油口 B为回转马达总成(10)的油口 A、油口 B;第四单向阀(102)的进油口与第五单向阀(103)的进油口连接,并作为回转马达总成(10)的油口 C与第二单向阀(5)的出油口连接;第四、五单向阀(102、103)的出油口与回转马达(101)的油口A、油口B对应连接。
6.根据权利要求1所述的一种挖掘机回转能量回收系统,其特征在于,所述液压栗(2)用于供给第一蓄能器(6)的冲液,液压栗(2)的排量满足各种工况下回转马达总成(10)补油所需油液量。
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