CN109183893B - 一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法 - Google Patents

一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109183893B
CN109183893B CN201811124907.3A CN201811124907A CN109183893B CN 109183893 B CN109183893 B CN 109183893B CN 201811124907 A CN201811124907 A CN 201811124907A CN 109183893 B CN109183893 B CN 109183893B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
hydraulic
generator
conversion element
energy conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811124907.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109183893A (zh
Inventor
刘成强
李志�
何绍华
崔增柱
张万利
于萍
刘磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuzhou University of Technology
Original Assignee
Xuzhou University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuzhou University of Technology filed Critical Xuzhou University of Technology
Priority to CN201811124907.3A priority Critical patent/CN109183893B/zh
Publication of CN109183893A publication Critical patent/CN109183893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109183893B publication Critical patent/CN109183893B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2267—Valves or distributors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法，基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统包括安装在回转液压马达的输入端和输出端上的能量转换元件一和能量转换元件二，能量转换元件一的传动轴通过扭矩测试仪一与电动/发电机一连接、能量转换元件二的传动轴通过扭矩测试仪二与电动/发电机二连接、电动/发电机一和电动/发电机二分别与电力储能装置电连接。本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统通过在分别控制器可以根据扭矩测试仪一或扭矩测试仪二反馈的负载功率状态控制电动/发电机一或电动/发电机二的电动机或发电机的不同工作状态实现液压能与机械能的互相转换，从而实现将制动时的动能回收、在回转启动时重新利用。

Description

一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种挖掘机液压系统及控制方法，具体是一种适用于对挖掘机的回转动作进行节能控制的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法，属于挖掘机技术领域。
背景技术
挖掘机是使用铲斗挖掘高于或低于承机面的土壤、煤、泥沙或者经过预松后的土壤和岩石等物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械，目前已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。液压挖掘机工作效率高，适用范围广泛，但其能耗高、排放差的问题在社会发展对节能环保要求越来越高的背景下，越发显出改善的必要。
液压挖掘机在工作过程中挖掘作业时一般回转装置处于液压制动状态以保证工作装置在确定的位置进行有效的挖掘作业，挖掘装满铲斗后需要回转运动并定位至卸料位置卸料，卸料完成后再需要回转运动返回并定位至挖掘位置，即回转作业过程包括满斗回转和空斗回转两次回转动作，而每次回转动作都包括加速、匀速、减速制动三个连续过程，因此挖掘机回转时间工作比重占到整个液压挖掘机工作循环的50％～70％，能量消耗约占25％～40％。
频繁的回转动作使回转装置的启动制动频繁，回转装置启动时需要的功率较大，而且满斗回转过程转动惯量大，需要的能量也大，且满斗制动时的加速度大于满斗启动时加速度，因此目前液压挖掘机广泛采用负荷敏感变量泵，回转启动过程负荷敏感变量泵的流量自动适应马达的流量，溢流损失减小，但由于启动瞬间压力较大，该压力仍会使溢流阀打开溢流部分液压油。而回转装置的制动通常采用液压制动的形式，制动过程回转马达变为泵，泵出的油经过载阀流出，制动能量完全转化为热能，据统计，回转液压油路的发热量约占液压系统总发热量的30％～40％，不仅造成液压油的温度升高，而且为了进行降温通常需要额外设置冷却装置、更增加了燃油消耗。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法，可以实现挖掘机在回转动作时减少节流损失、减少燃油消耗，从而实现节能。
为实现上述目的，本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统包括回转操作信号给定元件、安全阀、液压油箱、比例变量泵、发动机、电磁多路阀、电动/发电机一、扭矩测试仪一、能量转换元件一、能量转换元件二、扭矩测试仪二、电动/发电机二，回转液压马达、电力储能装置和控制器；
发动机的动力输出端与比例变量泵的动力输入端连接，比例变量泵的吸油口通过液压管路与液压油箱连通，比例变量泵的泵油口通过液压管路与电磁多路阀的入口端连接，单向阀与电磁多路阀之间还设有安全阀，安全阀的溢流输出端通过液压管路与液压油箱连通；
电磁多路阀包括左、中、右三个位置；中位时电磁多路阀内部的流道处于封闭状态；左位时电磁多路阀的出口端通过液压管路与能量转换元件一的液压输入端连接，能量转换元件一的液压输出端通过液压管路与回转液压马达的输入端连接，回转液压马达的输出端通过液压管路与能量转换元件二的液压输入端连接，能量转换元件二的液压输出端通过液压管路与液压油箱连通；右位时电磁多路阀的出口端通过液压管路与能量转换元件一的液压输入端连接，能量转换元件一的液压输出端通过液压管路与回转液压马达的输出端连接，回转液压马达的输入端通过液压管路与能量转换元件二的液压输入端连接，能量转换元件二的液压输出端通过液压管路与液压油箱连通；
能量转换元件一的传动轴通过扭矩测试仪一与电动/发电机一连接，能量转换元件二的传动轴通过扭矩测试仪二与电动/发电机二连接，电动/发电机一和电动/发电机二分别与电力储能装置电连接，控制器分别与回转操作信号给定元件、比例变量泵、电磁多路阀、电动/发电机一、扭矩测试仪一、扭矩测试仪二、电动/发电机二和电力储能装置电连接。
为了避免负载流量倒流对泵和发动机产生破坏，作为本发明的进一步改进方案，基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统还包括单向阀，比例变量泵的泵油口与单向阀的单向输入端连接，单向阀的单向输出端通过液压管路与电磁多路阀的入口端连接。
为了防止液压油箱内的杂质随液压油进入比例变量泵、电磁多路阀等液压元件造成故障，作为本发明的进一步改进方案，比例变量泵的吸油口通过吸油过滤器和液压管路与液压油箱连通。
为了尽量保持液压油箱内的液压油的质地、减少因液压油内存在杂质造成故障，作为本发明的进一步改进方案，安全阀的溢流输出端通过回油过滤器和液压管路与液压油箱连通。
一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统的控制方法，控制器通过回转操作信号给定元件的先导压力信号来控制电磁多路阀的工作位置，并通过电磁多路阀在左位时对回转液压马达的运动方向和速度进行控制、或者通过电磁多路阀在右位时对回转液压马达的运动方向和速度进行控制，同时控制器根据扭矩测试仪一或扭矩测试仪二反馈的负载功率状态控制比例变量泵的排量；电磁多路阀位于左位或右位时电磁多路阀内部的流道处于开启状态，高压油经电磁多路阀的出口端进入能量转换元件一的液压输入端、再经能量转换元件一的液压输出端进入回转液压马达驱动回转液压马达动作、再经回转液压马达进入能量转换元件二的液压输入端、最后经能量转换元件二的液压输出端回流至液压油箱；在高压油流经能量转换元件一和能量转换元件二时控制器根据扭矩测试仪一或扭矩测试仪二反馈的负载功率状态控制电动/发电机一或电动/发电机二的电动机或发电机的不同工作状态使能量转换元件一或能量转换元件二对液压能与机械能的互相转换进行对制动时的动能进行回收、在回转启动时重新利用。
作为本发明的一种实施方式，当挖掘机顺时针回转启动时，操作人员控制手柄向右偏移，回转操作信号给定元件产生顺时针回转启动的操作信号、并将此信号反馈给控制器，控制器一方面发出指令控制电磁多路阀工作在左位、比例变量泵泵出的高压油经过电磁多路阀进入到能量转换元件一，控制器另一方面同时控制电力储能装置向电动/发电机一输出电能使电动/发电机一处于电动机工作状态，能量转换元件一在电动/发电机一的带动下处于主动旋转的增压泵状态对比例变量泵输出的高压油进行升压补偿，经能量转换元件一输出的被增压后的高压油进入回转马达的输入端驱动回转马达顺时针旋转，回转马达的输出端经过能量转换元件二回流至液压油箱，能量转换元件二处于被动旋转的液压马达状态，能量转换元件二通过扭矩测试仪二带动电动/发电机二使电动/发电机二处于发电机工作状态，电动/发电机二发出的电流进入电力储能装置进行储存；
当挖掘机顺时针回转至工作位置进行制动时，操作人员控制手柄复位，回转操作信号给定元件产生顺时针回转制动的操作信号、并将此信号反馈给控制器，控制器一方面发出指令保持电磁多路阀工作在左位、比例变量泵泵出的高压油经过电磁多路阀进入到能量转换元件一，控制器另一方面同时控制电力储能装置停止向电动/发电机一输出电能，能量转换元件一处于被动旋转的液压马达状态对比例变量泵输出的高压油进行降压补偿，经能量转换元件一输出的被降压后的高压油进入回转马达的输入端、经回转马达的输出端通过能量转换元件二回流至液压油箱，能量转换元件一通过扭矩测试仪一带动电动/发电机一使电动/发电机一处于发电机工作状态、能量转换元件二通过扭矩测试仪二带动电动/发电机二使电动/发电机二处于发电机工作状态，电动/发电机一和电动/发电机二发出的电流进入电力储能装置进行储存。
作为本发明的一种实施方式，当挖掘机逆时针回转启动时，操作人员控制手柄向左偏移，回转操作信号给定元件产生逆时针回转启动的操作信号、并将此信号反馈给控制器，控制器一方面发出指令控制电磁多路阀工作在右位、比例变量泵泵出的高压油经过电磁多路阀进入到能量转换元件一，控制器另一方面同时控制电力储能装置向电动/发电机一输出电能使电动/发电机一处于电动机工作状态，能量转换元件一在电动/发电机一的带动下处于主动旋转的增压泵状态对比例变量泵输出的高压油进行升压补偿，经能量转换元件一输出的被增压后的高压油进入回转马达的输出端驱动回转马达逆时针旋转，回转马达的输入端经过能量转换元件二回流至液压油箱，能量转换元件二处于被动旋转的液压马达状态，能量转换元件二通过扭矩测试仪二带动电动/发电机二使电动/发电机二处于发电机工作状态，电动/发电机二发出的电流进入电力储能装置进行储存；
当挖掘机逆时针回转至工作位置进行制动时，操作人员控制手柄复位，回转操作信号给定元件产生逆时针回转制动的操作信号、并将此信号反馈给控制器，控制器一方面发出指令保持电磁多路阀工作在右位、比例变量泵泵出的高压油经过电磁多路阀进入到能量转换元件一，控制器另一方面同时控制电力储能装置停止向电动/发电机一输出电能，能量转换元件一处于被动旋转的液压马达状态对比例变量泵输出的高压油进行降压补偿，经能量转换元件一输出的被降压后的高压油进入回转马达的输出端、经回转马达的输入端通过能量转换元件二回流至液压油箱，能量转换元件一通过扭矩测试仪一带动电动/发电机一使电动/发电机一处于发电机工作状态、能量转换元件二通过扭矩测试仪二带动电动/发电机二使电动/发电机二处于发电机工作状态，电动/发电机一和电动/发电机二发出的电流进入电力储能装置进行储存。
与现有技术相比，本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统可以解决现有负载敏感挖掘机回转动力系统传动效率低、能量消耗大、燃油发热严重的问题；通过在回转液压马达的输入端和输出端分别安装能量转换元件一和能量转换元件二，且能量转换元件一的传动轴通过扭矩测试仪一与电动/发电机一连接、能量转换元件二的传动轴通过扭矩测试仪二与电动/发电机二连接、电动/发电机一和电动/发电机二分别与电力储能装置电连接，因此控制器可以根据扭矩测试仪一或扭矩测试仪二反馈的负载功率状态控制电动/发电机一或电动/发电机二的电动机或发电机的不同工作状态使能量转换元件一或能量转换元件二实现液压能与机械能的互相转换，从而实现将制动时的动能进行回收、在回转启动时重新利用，从而实现同样的负载功率情况下较少的燃油消耗，实现调整发动机的喷油、提高发动机的燃油效率、减少尾气排放；控制器根据扭矩测试仪一或扭矩测试仪二反馈的负载功率状态控制比例变量泵的排量的方式还可以减少安全阀的节流损失；本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统是基于负载敏感系统，改动量小、不影响其它动作的执行和复合动作的操作性能，特别适用于液压挖掘机。
附图说明
图1是本发明的液压原理图。
图中：1、回转操作信号给定元件，2、安全阀，3、吸油过滤器，4、液压油箱，5、比例变量泵，6、发动机，7、单向阀，8、电磁多路阀，9、电动/发电机一，10、扭矩测试仪一，11、能量转换元件一，12、能量转换元件二，13、扭矩测试仪二，14、电动/发电机二，15、回转液压马达，16、电力储能装置，17、控制器。
具体实施方式
Load Sense(LS)是指负载敏感系统，是指压力耦联液压系统中存在多个负载时，为实现复合动作时各个执行元件的流量分配，液压系统将最大负载的压力作为反馈信号，来控制泵提供相应的排量，同时采用压力补偿的方式平衡由于各个执行元件之间存在的压力不平衡，实现不同执行元件的流量按控制目标进行独立分配，实现执行元件的复合动作。目前挖掘机液压系统多为负载敏感系统，因此基于负载敏感系统的挖掘机回转节能技术对原车的改动小，易于实现。本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统采用能量转换元件，将制动时的动能回收起来，在回转启动时重新利用，从而实现提供辅助动力、提高挖掘机回转动作的效率、降低燃油消耗，从而减少尾气排放。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统包括回转操作信号给定元件1、安全阀2、吸油过滤器3、液压油箱4、比例变量泵5、发动机6、单向阀7、电磁多路阀8、电动/发电机一9、扭矩测试仪一10、能量转换元件一11、能量转换元件二12、扭矩测试仪二13、电动/发电机二14，回转液压马达15、电力储能装置16和控制器17。
发动机6的动力输出端与比例变量泵5的动力输入端连接，比例变量泵5的吸油口通过吸油过滤器3和液压管路与液压油箱4连通，比例变量泵5的泵油口与单向阀7的单向输入端连接，单向阀7的单向输出端通过液压管路与电磁多路阀8的入口端连接，单向阀7与电磁多路阀8之间还设有安全阀2，安全阀2的溢流输出端通过液压管路与液压油箱4连通；
电磁多路阀8包括左、中、右三个位置，中位时电磁多路阀8内部的流道处于封闭状态；左位时电磁多路阀8的出口端通过液压管路与能量转换元件一11的液压输入端连接，能量转换元件一11的液压输出端通过液压管路与回转液压马达15的输入端连接，回转液压马达15的输出端通过液压管路与能量转换元件二12的液压输入端连接，能量转换元件二12的液压输出端通过液压管路与液压油箱4连通；右位时电磁多路阀8的出口端通过液压管路与能量转换元件一11的液压输入端连接，能量转换元件一11的液压输出端通过液压管路与回转液压马达15的输出端连接，回转液压马达15的输入端通过液压管路与能量转换元件二12的液压输入端连接，能量转换元件二12的液压输出端通过液压管路与液压油箱4连通；
能量转换元件一11的传动轴通过扭矩测试仪一10与电动/发电机一9连接，能量转换元件二12的传动轴通过扭矩测试仪二13与电动/发电机二14连接，电动/发电机一9和电动/发电机二14分别与电力储能装置16电连接，控制器17分别与回转操作信号给定元件1、比例变量泵5、电磁多路阀8、电动/发电机一9、扭矩测试仪一10、扭矩测试仪二13、电动/发电机二14和电力储能装置16电连接。
本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统安装在挖掘机上使用时，控制器17通过回转操作信号给定元件1的先导压力信号来控制电磁多路阀8的工作位置，并通过电磁多路阀8的左位或右位对回转液压马达15的运动方向和速度的控制，同时控制器17根据扭矩测试仪一10或扭矩测试仪二13反馈的负载功率状态控制比例变量泵5的排量，实现避免溢流损失、提高系统的传动效率。高压油经比例变量泵5的泵油口经单向阀7进入电磁多路阀8，单向阀7可以保护比例变量泵5的出口流量单向流向负载，避免负载流量倒流对比例变量泵5和发动机6产生破坏。通过回转操作信号给定元件1的先导压力信号来控制电磁多路阀8的工作位置。电磁多路阀8位于中位时电磁多路阀8内部的流道处于封闭状态，高压油直接经安全阀2回流至液压油箱4；电磁多路阀8位于左位或右位时电磁多路阀8内部的流道处于开启状态，高压油经电磁多路阀8的出口端进入能量转换元件一11的液压输入端、再经能量转换元件一11的液压输出端进入回转液压马达15驱动回转液压马达15动作、再经回转液压马达15的输出端进入能量转换元件二12的液压输入端、最后经能量转换元件二12的液压输出端回流至液压油箱4；在高压油流经能量转换元件一11和能量转换元件二12时控制器17根据扭矩测试仪一10或扭矩测试仪二13反馈的负载功率状态控制电动/发电机一9或电动/发电机二14的电动机或发电机的不同工作状态使能量转换元件一11或能量转换元件二12实现液压能与机械能的互相转换，机械能向液压能转换时工作于液压泵工况，液压能向机械能转变时工作于液压马达工况，实现将制动时的动能进行回收、在回转启动时重新利用，从而实现同样的负载功率情况下较少的燃油消耗，实现调整发动机的喷油、提高发动机的燃油效率、减少尾气排放。
通过电磁多路阀8的左位和右位实现对回转液压马达15的运动方向和速度的控制。以下以当电磁多路阀8工作在左位时挖掘机顺时针回转、当电磁多路阀8工作在右位时挖掘机逆时针回转为例进行描述。
当挖掘机顺时针回转启动时，操作人员控制手柄向右偏移，则回转操作信号给定元件1产生顺时针回转启动的操作信号、并将此信号反馈给控制器17，控制器17一方面发出指令控制电磁多路阀8工作在左位、比例变量泵5泵出的高压油经过电磁多路阀8进入到能量转换元件一11，控制器17另一方面同时控制电力储能装置16向电动/发电机一9输出电能使电动/发电机一9处于电动机工作状态，能量转换元件一11即在电动/发电机一9的带动下处于主动旋转的增压泵状态对比例变量泵5输出的高压油进行升压补偿，经能量转换元件一11输出的被增压后的高压油进入回转马达15的输入端驱动回转马达15顺时针旋转，回转马达15的输出端经过能量转换元件二12回流至液压油箱4，能量转换元件二12处于被动旋转的液压马达状态，能量转换元件二12通过扭矩测试仪二13带动电动/发电机二14使电动/发电机二14处于发电机工作状态，电动/发电机二14发出的电流进入电力储能装置16进行储存，处于被动旋转的能量转换元件二12可以起到微小的背压的作用，可以避免回转动作的前冲现象。
当挖掘机顺时针回转至工作位置进行制动时，操作人员控制手柄复位，则回转操作信号给定元件1产生顺时针回转制动的操作信号、并将此信号反馈给控制器17，控制器17一方面发出指令保持电磁多路阀8工作在左位、比例变量泵5泵出的高压油经过电磁多路阀8进入到能量转换元件一11，控制器17另一方面同时控制电力储能装置16停止向电动/发电机一9输出电能，能量转换元件一11即处于被动旋转的液压马达状态对比例变量泵5输出的高压油进行降压补偿，经能量转换元件一11输出的被降压后的高压油进入回转马达15的输入端、经回转马达15的输出端通过能量转换元件二12回流至液压油箱4，能量转换元件一11通过扭矩测试仪一10带动电动/发电机一9使电动/发电机一9处于发电机工作状态、能量转换元件二12通过扭矩测试仪二13带动电动/发电机二14使电动/发电机二14处于发电机工作状态，电动/发电机一9和电动/发电机二14发出的电流进入电力储能装置16进行储存，实现回转制定能量的回收和上车平稳的制动。
同理，当挖掘机逆时针回转启动时，操作人员控制手柄向左偏移，则回转操作信号给定元件1产生逆时针回转启动的操作信号、并将此信号反馈给控制器17，控制器17一方面发出指令控制电磁多路阀8工作在右位、比例变量泵5泵出的高压油经过电磁多路阀8进入到能量转换元件一11，控制器17另一方面同时控制电力储能装置16向电动/发电机一9输出电能使电动/发电机一9处于电动机工作状态，能量转换元件一11即在电动/发电机一9的带动下处于主动旋转的增压泵状态对比例变量泵5输出的高压油进行升压补偿，经能量转换元件一11输出的被增压后的高压油进入回转马达15的输出端驱动回转马达15逆时针旋转，回转马达15的输入端经过能量转换元件二12回流至液压油箱4，能量转换元件二12处于被动旋转的液压马达状态，能量转换元件二12通过扭矩测试仪二13带动电动/发电机二14使电动/发电机二14处于发电机工作状态，电动/发电机二14发出的电流进入电力储能装置16进行储存，处于被动旋转的能量转换元件二12可以起到微小的背压的作用，可以避免回转动作的前冲现象。
同理，当挖掘机逆时针回转至工作位置进行制动时，操作人员控制手柄复位，则回转操作信号给定元件1产生逆时针回转制动的操作信号、并将此信号反馈给控制器17，控制器17一方面发出指令保持电磁多路阀8工作在右位、比例变量泵5泵出的高压油经过电磁多路阀8进入到能量转换元件一11，控制器17另一方面同时控制电力储能装置16停止向电动/发电机一9输出电能，能量转换元件一11即处于被动旋转的液压马达状态对比例变量泵5输出的高压油进行降压补偿，经能量转换元件一11输出的被降压后的高压油进入回转马达15的输出端、经回转马达15的输入端通过能量转换元件二12回流至液压油箱4，能量转换元件一11通过扭矩测试仪一10带动电动/发电机一9使电动/发电机一9处于发电机工作状态、能量转换元件二12通过扭矩测试仪二13带动电动/发电机二14使电动/发电机二14处于发电机工作状态，电动/发电机一9和电动/发电机二14发出的电流进入电力储能装置16进行储存，实现回转制定能量的回收和上车平稳的制动。
能量转换元件二12、扭矩测试仪二13和电动/发电机二14在制动过程中还可以采取提供逆向阻力的阻力泵的方案，即，在制动过程中控制器17可以控制电力储能装置16向电动/发电机二14输出电能使电动/发电机二14处于逆向旋转的电动机工作状态，能量转换元件二12即在电动/发电机二14的带动下处于主动逆向旋转的阻力泵状态产生逆止力，进而实现快速制动。

Claims (7)

1.一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统，包括回转操作信号给定元件(1)、安全阀(2)、液压油箱(4)、比例变量泵(5)、发动机(6)、电磁多路阀(8)、回转液压马达(15)；发动机(6)的动力输出端与比例变量泵(5)的动力输入端连接，比例变量泵(5)的吸油口通过液压管路与液压油箱(4)连通，比例变量泵(5)的泵油口通过液压管路与电磁多路阀(8)的入口端连接，单向阀(7)与电磁多路阀(8)之间还设有安全阀(2)，安全阀(2)的溢流输出端通过液压管路与液压油箱(4)连通；
其特征在于，基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统还包括电动/发电机一(9)、扭矩测试仪一(10)、能量转换元件一(11)、能量转换元件二(12)、扭矩测试仪二(13)、电动/发电机二(14)，电力储能装置(16)和控制器(17)；
电磁多路阀(8)包括左、中、右三个位置；中位时电磁多路阀(8)内部的流道处于封闭状态；左位时电磁多路阀(8)的出口端通过液压管路与能量转换元件一(11)的液压输入端连接，能量转换元件一(11)的液压输出端通过液压管路与回转液压马达(15)的输入端连接，回转液压马达(15)的输出端通过液压管路与能量转换元件二(12)的液压输入端连接，能量转换元件二(12)的液压输出端通过液压管路与液压油箱(4)连通；右位时电磁多路阀(8)的出口端通过液压管路与能量转换元件一(11)的液压输入端连接，能量转换元件一(11)的液压输出端通过液压管路与回转液压马达(15)的输出端连接，回转液压马达(15)的输入端通过液压管路与能量转换元件二(12)的液压输入端连接，能量转换元件二(12)的液压输出端通过液压管路与液压油箱(4)连通；
能量转换元件一(11)的传动轴通过扭矩测试仪一(10)与电动/发电机一(9)连接，能量转换元件二(12)的传动轴通过扭矩测试仪二(13)与电动/发电机二(14)连接，电动/发电机一(9)和电动/发电机二(14)分别与电力储能装置(16)电连接，控制器(17)分别与回转操作信号给定元件(1)、比例变量泵(5)、电磁多路阀(8)、电动/发电机一(9)、扭矩测试仪一(10)、扭矩测试仪二(13)、电动/发电机二(14)和电力储能装置(16)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统，其特征在于，基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统还包括单向阀(7)，比例变量泵(5)的泵油口与单向阀(7)的单向输入端连接，单向阀(7)的单向输出端通过液压管路与电磁多路阀(8)的入口端连接。
3.根据权利要求2所述的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统，其特征在于，比例变量泵(5)的吸油口通过吸油过滤器(3)和液压管路与液压油箱(4)连通。
4.根据权利要求2所述的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统，其特征在于，安全阀(2)的溢流输出端通过回油过滤器和液压管路与液压油箱(4)连通。
5.一种如权利要求1所述的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统的控制方法，其特征在于，控制器(17)通过回转操作信号给定元件(1)的先导压力信号来控制电磁多路阀(8)的工作位置，并通过电磁多路阀(8)在左位时对回转液压马达(15)的运动方向和速度进行控制、或者通过电磁多路阀(8)在右位时对回转液压马达(15)的运动方向和速度进行控制，同时控制器(17)根据扭矩测试仪一(10)或扭矩测试仪二(13)反馈的负载功率状态控制比例变量泵(5)的排量；电磁多路阀(8)位于左位或右位时电磁多路阀(8)内部的流道处于开启状态，高压油经电磁多路阀(8)的出口端进入能量转换元件一(11)的液压输入端、再经能量转换元件一(11)的液压输出端进入回转液压马达(15)驱动回转液压马达(15)动作、再经回转液压马达(15)进入能量转换元件二(12)的液压输入端、最后经能量转换元件二(12)的液压输出端回流至液压油箱(4)；在高压油流经能量转换元件一(11)和能量转换元件二(12)时控制器(17)根据扭矩测试仪一(10)或扭矩测试仪二(13)反馈的负载功率状态控制电动/发电机一(9)或电动/发电机二(14)的电动机或发电机的不同工作状态使能量转换元件一(11)或能量转换元件二(12)对液压能与机械能的互相转换进行对制动时的动能进行回收、在回转启动时重新利用。
6.根据权利要求5所述的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统的控制方法，其特征在于，当挖掘机顺时针回转启动时，操作人员控制手柄向右偏移，回转操作信号给定元件(1)产生顺时针回转启动的操作信号、并将此信号反馈给控制器(17)，控制器(17)一方面发出指令控制电磁多路阀(8)工作在左位、比例变量泵(5)泵出的高压油经过电磁多路阀(8)进入到能量转换元件一(11)，控制器(17)另一方面同时控制电力储能装置(16)向电动/发电机一(9)输出电能使电动/发电机一(9)处于电动机工作状态，能量转换元件一(11)在电动/发电机一(9)的带动下处于主动旋转的增压泵状态对比例变量泵(5)输出的高压油进行升压补偿，经能量转换元件一(11)输出的被增压后的高压油进入回转马达(15)的输入端驱动回转马达(15)顺时针旋转，回转马达(15)的输出端经过能量转换元件二(12)回流至液压油箱(4)，能量转换元件二(12)处于被动旋转的液压马达状态，能量转换元件二(12)通过扭矩测试仪二(13)带动电动/发电机二(14)使电动/发电机二(14)处于发电机工作状态，电动/发电机二(14)发出的电流进入电力储能装置(16)进行储存；
当挖掘机顺时针回转至工作位置进行制动时，操作人员控制手柄复位，回转操作信号给定元件(1)产生顺时针回转制动的操作信号、并将此信号反馈给控制器(17)，控制器(17)一方面发出指令保持电磁多路阀(8)工作在左位、比例变量泵(5)泵出的高压油经过电磁多路阀(8)进入到能量转换元件一(11)，控制器(17)另一方面同时控制电力储能装置(16)停止向电动/发电机一(9)输出电能，能量转换元件一(11)处于被动旋转的液压马达状态对比例变量泵(5)输出的高压油进行降压补偿，经能量转换元件一(11)输出的被降压后的高压油进入回转马达(15)的输入端、经回转马达(15)的输出端通过能量转换元件二(12)回流至液压油箱(4)，能量转换元件一(11)通过扭矩测试仪一(10)带动电动/发电机一(9)使电动/发电机一(9)处于发电机工作状态、能量转换元件二(12)通过扭矩测试仪二(13)带动电动/发电机二(14)使电动/发电机二(14)处于发电机工作状态，电动/发电机一(9)和电动/发电机二(14)发出的电流进入电力储能装置(16)进行储存。
7.根据权利要求5所述的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统的控制方法，其特征在于，当挖掘机逆时针回转启动时，操作人员控制手柄向左偏移，回转操作信号给定元件(1)产生逆时针回转启动的操作信号、并将此信号反馈给控制器(17)，控制器(17)一方面发出指令控制电磁多路阀(8)工作在右位、比例变量泵(5)泵出的高压油经过电磁多路阀(8)进入到能量转换元件一(11)，控制器(17)另一方面同时控制电力储能装置(16)向电动/发电机一(9)输出电能使电动/发电机一(9)处于电动机工作状态，能量转换元件一(11)在电动/发电机一(9)的带动下处于主动旋转的增压泵状态对比例变量泵(5)输出的高压油进行升压补偿，经能量转换元件一(11)输出的被增压后的高压油进入回转马达(15)的输出端驱动回转马达(15)逆时针旋转，回转马达(15)的输入端经过能量转换元件二(12)回流至液压油箱(4)，能量转换元件二(12)处于被动旋转的液压马达状态，能量转换元件二(12)通过扭矩测试仪二(13)带动电动/发电机二(14)使电动/发电机二(14)处于发电机工作状态，电动/发电机二(14)发出的电流进入电力储能装置(16)进行储存；
当挖掘机逆时针回转至工作位置进行制动时，操作人员控制手柄复位，回转操作信号给定元件(1)产生逆时针回转制动的操作信号、并将此信号反馈给控制器(17)，控制器(17)一方面发出指令保持电磁多路阀(8)工作在右位、比例变量泵(5)泵出的高压油经过电磁多路阀(8)进入到能量转换元件一(11)，控制器(17)另一方面同时控制电力储能装置(16)停止向电动/发电机一(9)输出电能，能量转换元件一(11)处于被动旋转的液压马达状态对比例变量泵(5)输出的高压油进行降压补偿，经能量转换元件一(11)输出的被降压后的高压油进入回转马达(15)的输出端、经回转马达(15)的输入端通过能量转换元件二(12)回流至液压油箱(4)，能量转换元件一(11)通过扭矩测试仪一(10)带动电动/发电机一(9)使电动/发电机一(9)处于发电机工作状态、能量转换元件二(12)通过扭矩测试仪二(13)带动电动/发电机二(14)使电动/发电机二(14)处于发电机工作状态，电动/发电机一(9)和电动/发电机二(14)发出的电流进入电力储能装置(16)进行储存。
CN201811124907.3A 2018-09-26 2018-09-26 一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法 Active CN109183893B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811124907.3A CN109183893B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811124907.3A CN109183893B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109183893A CN109183893A (zh) 2019-01-11
CN109183893B true CN109183893B (zh) 2020-09-01

Family

ID=64907308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811124907.3A Active CN109183893B (zh) 2018-09-26 2018-09-26 一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109183893B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112213106B (zh) * 2020-10-16 2022-07-29 中国直升机设计研究所 一种直升机apu起动载荷模拟系统
CN112594236B (zh) * 2020-11-27 2023-03-28 北京天玛智控科技股份有限公司 煤炭集成供液系统及其高压过滤站自发电系统、方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296661A (zh) * 2010-06-23 2011-12-28 广西柳工机械股份有限公司 混联式混合动力挖掘机能量管理与总成协调控制方法
CN102912821A (zh) * 2012-04-27 2013-02-06 华侨大学 一种液压挖掘节能系统
CN105612293A (zh) * 2013-08-08 2016-05-25 派克汉尼芬公司 用于挖掘机的液压混合回转驱动系统
EP3216927A1 (en) * 2014-11-05 2017-09-13 Volvo Construction Equipment AB Driving straight ahead device for construction machine and control method therefor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013170406A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Toshiba Mach Co Ltd ハイブリッド型駆動装置を備えた建設機械及びその建設機械に備わる回生装置と回生方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102296661A (zh) * 2010-06-23 2011-12-28 广西柳工机械股份有限公司 混联式混合动力挖掘机能量管理与总成协调控制方法
CN102912821A (zh) * 2012-04-27 2013-02-06 华侨大学 一种液压挖掘节能系统
CN105612293A (zh) * 2013-08-08 2016-05-25 派克汉尼芬公司 用于挖掘机的液压混合回转驱动系统
EP3216927A1 (en) * 2014-11-05 2017-09-13 Volvo Construction Equipment AB Driving straight ahead device for construction machine and control method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
CN109183893A (zh) 2019-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102741484B (zh) 液压系统的泵控制装置
CN101542131B (zh) 工程机械的泵控制装置
KR101834589B1 (ko) 선회체를 갖는 건설 기계
US9951795B2 (en) Integration of swing energy recovery and engine anti-idling systems
US20120233991A1 (en) Multi-function machines, hydraulic systems therefor, and methods for their operation
KR102015094B1 (ko) 선회 구동 시스템
KR20130004328A (ko) 작업 기계의 구동 제어 방법
KR20130114081A (ko) 하이브리드 건설 기계
KR101778902B1 (ko) 작업 기계의 압유 에너지 회수 장치
KR20140063622A (ko) 건설 기계의 유압 구동 장치
JP2005076781A (ja) 作業機械の駆動装置
EP3067473B1 (en) Hybrid work machine
CN103703258A (zh) 工程机械
US9777463B2 (en) Construction machine
CN102388227A (zh) 混合动力施工机械的控制装置
CN104314131B (zh) 一种油液混合动力的挖掘机控制系统
CN108894274B (zh) 一种挖掘机回转能量回收和再利用系统
WO2016081179A1 (en) System having energy recovery with pilot priority
CN109183893B (zh) 一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法
CN115163582B (zh) 一种挖掘机用分布式独立变转速闭式泵控液压系统
CN107893788B (zh) 用于工程机械的液压系统
WO2014073337A1 (ja) 建設機械
CN108799258A (zh) 一种动臂能量回收系统
CN108953309B (zh) 一种能量回收和再利用液压系统
CN114960827B (zh) 一种用于电动装载机的节能型液压系统及电动装载机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20190111

Assignee: XUZHOU XINNANHU TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: XUZHOU University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980038911

Denomination of invention: A load sensitive energy-saving hydraulic system and control method for excavator rotation

Granted publication date: 20200901

License type: Common License

Record date: 20230802

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract