CN107061427A - 一种工程机械大臂势能回收和释放系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械大臂势能回收和释放系统，属于工程机械液压传动技术领域，包括大臂油缸，所述大臂油缸包括油缸有杆腔和油缸无杆腔，所述油缸无杆腔通过液压油路连接有并联设置的油箱供油系统和蓄能器供油系统，所述蓄能器供油系统包括与控制器连接的蓄能器控制阀组，所述油箱供油系统包括与控制器连接的油箱控制阀组。本发明具有不改变原有油缸结构，在上升过程中释放回收的势能时，蓄能器和液压泵可合流供油至大臂油缸，具有好的操作可控性的优点。

Description

一种工程机械大臂势能回收和释放系统

技术领域

本发明涉及一种工程机械大臂势能回收和释放系统，属于工程机械液压传动技术领域。

背景技术

工程机械在基建过程中被大量使用，由于日益紧张的能源状况以及越来越严格的环保要求，节能、环保成为工程机械发展的方向。在节能、环保工程机械中，有先回收大臂下降的势能蓄存在蓄能器中、再用于大臂上升的节能方式，但是，其需要单独的油缸蓄能系统，即需要设计单独的蓄能油缸，由此带来的问题有：一是，单独设计的蓄能油缸增加了零部件的数量，并且需要对大臂的结构进行配合的较大的改动，容易造成大臂强度降低，对整个工程机械的使用可靠性有不利影响；二是，在回收大臂势能的释放时，由于蓄能油缸是单独设计的，因此在对蓄能油缸与大臂主油缸的控制时难以两者兼顾，增加了控制难度，操作的可控性差。因此，开发一种克服上述缺陷的工程机械大臂势能回收和释放系统就变得迫在眉睫了。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种工程机械大臂势能回收和释放系统，不改变原有油缸结构，在上升过程中释放回收的势能时，蓄能器和液压泵可合流供油至大臂油缸，具有好的操作可控性。

本发明的技术方案如下：一种工程机械大臂势能回收和释放系统，包括大臂油缸，所述大臂油缸包括油缸有杆腔和油缸无杆腔，所述油缸无杆腔通过液压油路连接有并联设置的油箱供油系统和蓄能器供油系统，所述蓄能器供油系统包括与控制器连接的蓄能器控制阀组，所述油箱供油系统包括与控制器连接的油箱控制阀组。

本发明的技术方案还包括：所述蓄能器供油系统包括蓄能器，蓄能器通过势能回收油路和势能释放油路与油缸无杆腔连接，所述势能回收油路上设置有第六换向阀，所述势能释放油路上设置有第五换向阀。

本发明的技术方案还包括：所述蓄能器上安装有第一压力传感器和蓄能器安全阀，第一压力传感器与控制器的输入端连接，控制器的输出端连接有第六换向阀和第三换向阀，所述第三换向阀位于与油箱连通的油路上。

本发明的技术方案还包括：所述油缸有杆腔安装有第三压力传感器，油缸无杆腔安装有第二压力传感器，所述第二压力传感器和第三压力传感器均与控制器的输入端连接，控制器的输出端连接有流量调节阀，所述流量调节阀安装在液压泵上，所述液压泵位于油箱的供油油路上。

本发明的技术方案还包括：所述油缸有杆腔通过供油油路和回油油路与油箱连接，所述供油油路上设置有与控制器连接的第二换向阀，所述回油油路上设置有与控制器连接的第一换向阀。

本发明的技术方案还包括：所述油缸无杆腔与油箱连接的油路上设置有与控制器连接的第四换向阀。

本发明的技术方案还包括：所述第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀、第五换向阀和第六换向阀均是比例换向阀。

本发明的技术方案还包括：所述大臂油缸与油箱连接的油路上安装有第一负载保持阀，大臂油缸与蓄能器连接油路上安装有第二负载保持阀，所述第二负载保持阀和第一负载保持阀的控制油路上安装有与控制器连接的第七换向阀。

本发明的技术方案还包括：所述第七换向阀是两位三通换向阀。

本发明的技术方案还包括：所述蓄能器采用油气分离结构，蓄能器包括位于上部的气体容纳部和位于下部的液压油容纳部。

本发明的有益效果是：工程机械进行大臂提升操作时，蓄能器通过独立的蓄能器控制阀组向大臂油缸无杆腔供油，同时油箱也通过独立的油箱控制阀组向大臂油缸无杆腔供油，两者并联设置可以合流向油缸无杆腔供油；大臂下降操作时，大臂油缸无杆腔的液压油通过蓄能器控制阀组对蓄能器进行充能，通过将油箱供油系统和蓄能器供油系统并联设置，能够实现不改变原有油缸结构，在上升过程中释放回收的势能时，蓄能器和液压泵可合流供油至大臂油缸，具有好的操作可控性。

附图说明

图1是本发明的液压原理示意图。

1、先导手柄，2、控制器，3、大臂油缸，31、油缸有杆腔，32、油缸无杆腔，4、蓄能器，5、液压泵，51、流量调节阀，6、油箱，71、第一压力传感器，72、第二压力传感器，73、第三压力传感器，81、第一换向阀，82、第二换向阀，83、第三换向阀，84、第四换向阀，85、第五换向阀，86、第六换向阀，87、第七换向阀，88、第八换向阀，91、第一负载保持阀，92、第二负载保持阀，10、蓄能器安全阀。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的工程机械大臂势能回收和释放系统，使工程机械在大臂工作时，不改变其原结构，回收其下降时的势能，并在上升过程中释放。通过对蓄能器放能以及大臂油缸无杆腔的分别控制，可实现大臂上升时，主泵供油及蓄能器供油合流；当大臂下降时，可通过蓄能器回收大臂势能，同时可根据动作要求，通过比例换向阀调整大臂油缸无杆腔的回油流速，达到设定压力后，蓄能器充能完毕。此外，本系统在大臂上升时，也可由液压泵独立供油，避免蓄能器工作失效造成的系统功能失效，提高了系统的安全性。

如图1所示，本发明的工程机械大臂势能回收和释放系统，包括大臂油缸3，该大臂油缸3的油缸无杆腔32及油缸有杆腔31连通于换向阀及蓄能器4；蓄能器4，其通过换向阀连通于大臂油缸无杆腔32；蓄能器安全阀10，其连通于蓄能器4；压力传感器，具体有第一压力传感器71、第二压力传感器72和第三压力传感器73，其分别连通于蓄能器4、油缸无杆腔32、油缸有杆腔31；换向阀，具体有第一换向阀81、第二换向阀82、第三换向阀83、第四换向阀84、第五换向阀85、第六换向阀86，为2位2通比例换向阀，分别连通于油缸有杆腔31、油缸无杆腔32、油箱6、液压泵5、蓄能器4；电磁中位换向阀88，连通于液压泵5及油箱6；两位三通换向阀87，连通于第一负载保持阀91和第二负载保持阀92；控制器2（CPU），连通换向阀、两位三通换向阀87、液压泵5、压力传感器；负载保持阀，连通于大臂油缸无杆腔32。

本发明的工程机械大臂势能回收和释放的具体工作过程是：

一、工程机械大臂下降过程：

操纵先导手柄1时，CPU2检测大臂下降先导信号，并将先导信号进行内部处理后，发送信号至：第二比例换向阀82，使其工作在比例换向阀工作位；第三比例换向阀83，使其工作在比例换向阀工作位；第六比例换向阀86，使其工作在比例换向阀工作位；二位三通换向阀87，使其工作在二位三通换向阀工作位，打开第一负载保持阀91和第二负载保持阀92；电磁中位换向阀88，使其工作在电磁中位换向阀截止位。

液压泵5的排量由CPU2发送的信号控制，液压泵5的液压油通过第二比例换向阀82的比例换向阀工作位进入大臂油缸3的油缸有杆腔31；大臂油缸无杆腔32的液压油通过第二负载保持阀92、第六比例换向阀86的比例换向阀工作位，进入蓄能器4，实现充能。当第一压力传感器71检测到蓄能器4压力达到蓄能器安全阀10设定压力时，CPU2发送信号至第六比例换向阀86，使第六比例换向阀86换向至比例换向阀截止位。同时，大臂油缸3的油缸无杆腔32的液压油，也可以通过第一负载保持阀91、第三比例换向阀 83的比例换向阀工作位，进入油箱6，实现大臂无杆腔32回油。

在大臂下降过程中，通过第二传感器72检测大臂油缸无杆腔32压力，反馈至CPU2，CPU2根据信号，再次调整第三比例换向阀83的比例换向阀工作位的开口面积，以满足动作需求。

二、大臂上升过程：

操控先导手柄，CPU2检测大臂上升信号，经过内部处理后，分别发送信号至：第四比例换向阀84，使其工作在比例换向阀工作位；第五比例换向阀85，使其工作在比例换向阀工作位；电磁中位换向阀88，使其工作在电磁中位换向阀截止位。

液压泵5液压油通过第四比例换向阀84的比例换向阀工作位，进入大臂油缸3的油缸无杆腔32；同时，蓄能4内液压油通过第五比例换向阀85的比例换向阀工作位、第二负载保持阀92后，也进入大臂油缸3的油缸无杆腔32，实现大臂上升合流。

大臂上升过程中，随着蓄能器4放能，蓄能器4压力降低，大臂油缸3的油缸无杆腔32压力降低，大臂上升速度变慢，同时大臂油缸3的油缸无杆腔32回油压力降低。第二压力传感器72和第三压力传感器73分别检测油缸无杆腔32的压力、油缸有杆腔31的压力，反馈至CPU2，CPU2根据信号，调整液压泵5的排量，使得油缸无杆腔32的压力和油缸有杆腔31满足CPU2的设定要求，以满足动作需求。

三、手柄中立位置：

手柄1无信号，各元件工作在初始状态，液压泵5通过电磁中位换向阀88电磁中位换向阀工作位，大臂油缸3通过第一负载保持阀91和第二负载保持阀92，实现负载保持功能。

本发明中，图1原理图中多个油箱6标识，指的是同一个油箱，画成多个是行业作图规范。大臂油缸3和蓄能器4的数量可以根据需要设计，如可以选择是一个、两个或者多个。比例换向阀也可以选用其它能够实现比例控制功能的换向阀。

本发明中，分别在油缸有杆腔31的进油和回油、以及蓄能器4的油路回收与释放上设置了比例换向阀，能够实现独立的控制，可为后续工程机械功能的扩展提供支持。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工程机械大臂势能回收和释放系统，包括大臂油缸（3），所述大臂油缸（3）包括油缸有杆腔（31）和油缸无杆腔（32），其特征在于：所述油缸无杆腔（32）通过液压油路连接有并联设置的油箱供油系统和蓄能器供油系统，所述蓄能器供油系统包括与控制器（2）连接的蓄能器控制阀组，所述油箱供油系统包括与控制器（2）连接的油箱控制阀组。

2.如权利要求1所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述蓄能器供油系统包括蓄能器（4），蓄能器（4）通过势能回收油路和势能释放油路与油缸无杆腔（32）连接，所述势能回收油路上设置有第六换向阀（86），所述势能释放油路上设置有第五换向阀（85）。

3.如权利要求2所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述蓄能器（4）上安装有第一压力传感器（71）和蓄能器安全阀（10），第一压力传感器（71）与控制器（2）的输入端连接，控制器（2）的输出端连接有第六换向阀（86）和第三换向阀（83），所述第三换向阀（83）位于与油箱（6）连通的油路上。

4.如权利要求2所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述油缸有杆腔（31）安装有第三压力传感器（73），油缸无杆腔（32）安装有第二压力传感器（72），所述第二压力传感器（72）和第三压力传感器（73）均与控制器（2）的输入端连接，控制器（2）的输出端连接有流量调节阀（51），所述流量调节阀（51）安装在液压泵（5）上，所述液压泵（5）位于油箱（6）的供油油路上。

5.如权利要求1至4任一所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述油缸有杆腔（31）通过供油油路和回油油路与油箱（6）连接，所述供油油路上设置有与控制器（2）连接的第二换向阀（82），所述回油油路上设置有与控制器（2）连接的第一换向阀（81）。

6.如权利要求5所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述油缸无杆腔（32）与油箱（6）连接的油路上设置有与控制器（2）连接的第四换向阀（84）。

7.如权利要求6所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述第一换向阀（81）、第二换向阀（82）、第三换向阀（83）、第四换向阀（84）、第五换向阀（85）和第六换向阀（86）均是比例换向阀。

8.如权利要求5所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述大臂油缸（3）与油箱（6）连接的油路上安装有第一负载保持阀（91），大臂油缸（3）与蓄能器（4）连接油路上安装有第二负载保持阀（92），所述第二负载保持阀（92）和第一负载保持阀（91）的控制油路上安装有与控制器（2）连接的第七换向阀（87）。

9.如权利要求8所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述第七换向阀（87）是两位三通换向阀。

10.如权利要求2所述的一种工程机械大臂势能回收和释放系统，其特征在于：所述蓄能器（4）采用油气分离结构，蓄能器（4）包括位于上部的气体容纳部和位于下部的液压油容纳部。