CN110409527A - 一种动臂势能回收利用系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动臂势能回收利用系统及挖掘机，该动臂势能回收利用系统包括控制器、第一传感器、第二传感器、电磁换向阀及第二执行机构，所述第一传感器用于检测动臂下降的第一先导信号，并发送给所述控制器；所述第二传感器用于检测第二执行机构即将动作的第二先导信号，并发送给所述控制器；所述控制器用于根据接收到的所述第一先导信号和第二先导信号控制所述电磁换向阀进行换向，使得动臂下降的回油接到所述第二执行机构的油缸。本发明将动臂下降势能同步利用到第二执行机构中，能量利用率高，成本低；使用传感器及电磁阀等电控手段实现信号侦测和油路切换，响应快；应用到挖掘机上时，可降低能耗。本发明还提供一种挖掘机。

Description

一种动臂势能回收利用系统及挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种动臂势能回收利用系统及使用该系统的挖掘机。

背景技术

挖掘机凭借其较高的生产效率在如今工程项目中得到广泛的应用，但挖掘机的能耗较大且能量利用率较低。据统计，在整个挖掘机工作过程当中，动臂动作最为频繁，在动臂提升过程中需大量的能量供给，而在动臂下放时为了控制动臂下降的速度加装的节流阀使动臂蕴含的大量的势能转换为热量，不仅浪费能量而且导致液压油温度升高，降低挖掘机的稳定性跟液压油的使用寿命。随着发展挖掘机一类的工程机械使用量越来越大，因此提高工程机械的能源利用率，延长此类机械设备的使用寿命，不管对社会还是企业来说都有十分重要的意义。目前工程机械挖掘机和混合动力挖掘机的动臂下降可回收能量的回收系统大多采用蓄能器蓄能或者采用液压缸等液控方式实现动臂下降势能的回收利用。

然而，现有的能量回收装置结构复杂，成本高，且采用相对电控方式滞后的液控方式，响应慢，存在控制不精准的缺陷。

有鉴于此，亟待一种新的技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种动臂势能回收利用系统，其通过相对简单的结构和控制原理，对回收的动臂势能同步利用到第二执行机构，省去了蓄能器及其附属的复杂控制系统，成本低，且电控的方式可提高控制精度。

本发明的目的之二在于提供一种使用上述动臂势能回收利用系统的挖掘机，可将动臂下降的势能同步回收利用到第二执行机构，降低整个挖掘机的能耗；由于省去了蓄能器及其附属的复杂控制系统，可降低整机的生产成本；使用电控方式，可提高挖掘机的控制精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种动臂势能回收利用系统，包括控制器、第一传感器、第二传感器、电磁换向阀及第二执行机构，所述第一传感器与动臂相连，用于检测动臂下降的第一先导信号，并将所述第一先导信号发送给所述控制器；所述第二传感器与第二执行机构相连，用于检测第二执行机构即将动作的第二先导信号，并将所述第二先导信号发送给所述控制器；所述控制器与第一传感器、第二传感器及电磁换向阀相连，所述控制器用于根据接收到的所述第一先导信号和第二先导信号控制所述电磁换向阀进行换向，使得动臂下降的回油接到所述第二执行机构的油缸。

作为进一步的改进，所述电磁换向阀为二位三通电磁换向比例阀。

作为进一步的改进，所述第二执行机构为斗杆。

作为进一步的改进，所述第二先导信号包括斗杆挖掘或斗杆卸载的信号。

作为进一步的改进，所述第二执行机构为铲斗。

作为进一步的改进，所述第二先导信号包括铲斗挖掘或铲斗卸载的信号。

作为进一步的改进，所述动臂势能回收利用系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述电磁换向阀与动臂油缸之间，用于防止液压油回流。

作为进一步的改进，所述动臂势能回收利用系统还包括分别连接所述动臂和第二执行机构的动臂先导阀和第二执行机构先导阀，所述第一传感器与所述动臂先导阀相连，所述第二传感器与所述第二执行机构先导阀相连。

作为进一步的改进，所述动臂势能回收利用系统还包括液压油箱及主泵，所述主泵用于将液压油箱的油输送至各执行机构。

一种挖掘机，包括上述的动臂势能回收利用系统。

相比于现有技术，本发明带来如下有益效果：

本发明通过将动臂下降产生的势能直接同步利用到第二执行机构，省去了现有技术普遍采用的蓄能器等中转机构，能量利用率高，同时可降低成本，使用传感器及电磁阀等电控手段实现信号侦测和油路切换，可提高控制精度；使用到挖掘机上时，可降低整个挖掘机的能耗，降低整机的生成成本、提高挖掘机的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明动臂势能回收利用系统一较佳实施例的控制原理图；

图2示出了本发明动臂势能回收利用系统另一较佳实施例的控制原理图。

主要元件符号说明：

1-控制器；2-第一传感器；3-第二传感器；4-电磁换向阀；5-铲斗；51-铲斗油缸；52-铲斗先导阀；6-动臂；61-动臂油缸；62-动臂先导阀；7-单向阀；8-斗杆；81-斗杆油缸；82-斗杆先导阀；9-液压油箱；10-主泵。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1，本发明一较佳实施例提供一种动臂势能回收利用系统，包括控制器1、第一传感器2、第二传感器3、电磁换向阀4及第二执行机构，具体在本实施例中，所述第二执行机构为铲斗5，所述电磁换向阀4是二位三通电磁换向比例阀，所述铲斗5由铲斗油缸51驱动，所述第一传感器2与动臂6相连，所述动臂6由动臂油缸61驱动，所述第一传感器2用于检测动臂6下降的第一先导信号，并将所述第一先导信号发送给所述控制器1；所述第二传感器3与铲斗5相连，用于检测铲斗5即将动作的第二先导信号，并将所述第二先导信号发送给所述控制器1；所述控制器1与第一传感器2、第二传感器3及电磁换向阀4相连，所述控制器1用于根据接收到的所述第一先导信号和第二先导信号控制所述电磁换向阀4进行换向，使得动臂6下降的回油接到所述铲斗5的油缸。将动臂下降产生的势能直接回收利用到铲斗的执行动作中，省去了蓄能器等中转机构，简化整个系统的结构，且能量利用率高；采用传感器及电磁阀来实现信号侦测及油路切换，响应速度快，提高了整个系统的控制精度。需要说明的是，第二执行机构是相对于动臂6而言的，动臂6为第一执行机构，而除了动臂6以外的其它执行机构都称为第二执行机构，例如本实施例中的铲斗5，只是第二执行机构的一种。

具体在本实施例中，所述第二先导信号包括铲斗挖掘或铲斗卸载的信号。一般的，所述铲斗5在即将做挖掘动作或卸载动作之前，都会发送一个先导信号给控制器1，用于提醒系统做好相应的准备，比如动力分配或其它协调动作。更具体地，本动臂势能回收利用系统还包括与铲斗5直接相连的铲斗先导阀52，所述铲斗先导阀52与所述第二传感器3相连，铲斗先导阀52用于直接反映铲斗5即将要采取的动作，并由所述第二传感器3转换为第二先导信号发送给控制器1进行计算处理。

另外，本动臂势能回收利用系统还包括与动臂6直接连接的动臂先导阀62，所述动臂先导阀62与所述第一传感器2相连，动臂先导阀62用于直接反映动臂6即将要采取的动作，并由所述第一传感器2转换了第一先导信号发送给控制器1进行计算处理。一般的，所述动臂6包括上升和下降两个动作，其中，在本动臂势能回收利用系统中，主要应对的是动臂下降的情况。

作为进一步的改进，所述动臂势能回收利用系统还包括单向阀7，所述单向阀7设置在所述电磁换向阀4与动臂油缸61之间，用于防止液压油回流。

具体地，所述动臂势能回收利用系统还包括液压油箱9及主泵10，所述主泵10用于将液压油箱9的油输送至动臂油缸61和铲斗油缸51，用于给动臂6和铲斗5提供动力。

相比于现有技术，本发明带来如下有益效果：

本发明通过将动臂下降产生的势能直接同步利用到铲斗5，省去了现有技术普遍采用的蓄能器等中转机构，能量利用率高，同时可降低成本，使用传感器及电磁阀等电控手段实现信号侦测和油路切换，可提高控制精度；将本动臂势能回收利用系统应用到挖掘机上时，可降低整个挖掘机的能耗，降低整机的生成成本、提高挖掘机的控制精度。

实施例二

请参阅图2，本发明另一较佳实施例提供一种动臂势能回收利用系统，包括控制器1、第一传感器2、第二传感器3、电磁换向阀4及第二执行机构，具体在本实施例中，所述第二执行机构为斗杆8所述电磁换向阀4是二位三通电磁换向比例阀，所述斗杆8由斗杆油缸81驱动，所述第一传感器2与动臂6相连，所述动臂6由动臂油缸61驱动，所述第一传感器2用于检测动臂6下降的第一先导信号，并将所述第一先导信号发送给所述控制器1；所述第二传感器3与斗杆8相连，用于检测斗杆8即将动作的第二先导信号，并将所述第二先导信号发送给所述控制器1；所述控制器1与第一传感器2、第二传感器3及电磁换向阀4相连，所述控制器1用于根据接收到的所述第一先导信号和第二先导信号控制所述电磁换向阀4进行换向，使得动臂6下降的回油接到所述斗杆8的油缸。将动臂下降产生的势能直接回收利用到斗杆的执行动作中，省去了蓄能器等中转机构，简化整个系统的结构，且能量利用率高；采用传感器及电磁阀来实现信号侦测及油路切换，响应速度快，提高了整个系统的控制精度。需要说明的是，第二执行机构是相对于动臂6而言的，动臂6为第一执行机构，而除了动臂6以外的其它执行机构都称为第二执行机构，例如本实施例中的铲斗5，只是第二执行机构的一种。

具体在本实施例中，所述第二先导信号包括斗杆挖掘或斗杆卸载的信号。一般的，所述斗杆8在即将做挖掘动作或卸载动作之前，都会发送一个先导信号给控制器1，用于提醒系统做好相应的准备，比如动力分配或其它协调动作。更具体地，本动臂势能回收利用系统还包括与斗杆8直接相连的斗杆先导阀82，所述斗杆先导阀82与所述第二传感器3相连，斗杆先导阀82用于直接反映斗杆8即将要采取的动作，并由所述第二传感器3转换为第二先导信号发送给控制器1进行计算处理。

另外，本动臂势能回收利用系统还包括与动臂6直接连接的动臂先导阀62，所述动臂先导阀62与所述第一传感器2相连，动臂先导阀62用于直接反映动臂6即将要采取的动作，并由所述第一传感器2转换了第一先导信号发送给控制器1进行计算处理。一般的，所述动臂6包括上升和下降两个动作，其中，在本动臂势能回收利用系统中，主要应对的是动臂下降的情况。

作为进一步的改进，所述动臂势能回收利用系统还包括单向阀7，所述单向阀7设置在所述电磁换向阀4与动臂油缸61之间，用于防止液压油回流。

具体地，所述动臂势能回收利用系统还包括液压油箱9及主泵10，所述主泵10用于将液压油箱9的油输送至动臂油缸61和斗杆油缸81，用于给动臂6和斗杆8提供动力。

相比于现有技术，本发明带来如下有益效果：

本发明通过将动臂下降产生的势能直接同步利用到斗杆8，省去了现有技术普遍采用的蓄能器等中转机构，能量利用率高，同时可降低成本；使用传感器及电磁阀等电控手段实现信号侦测和油路切换，可提高控制精度；将本动臂势能回收利用系统应用到挖掘机上时，可降低整个挖掘机的能耗，降低整机的生成成本、提高挖掘机的控制精度。

实施例三

请参阅图1及图2，本发明又一较佳实施例提供一种挖掘机，其包括上述实施例中的动臂势能回收利用系统。

具体的，所述挖掘机包括控制器1、第一传感器2、第二传感器3、电磁换向阀4、动臂6、斗杆8、铲斗5、液压油箱9及主泵10。

所述动臂6由动臂油缸61驱动，所述斗杆8由斗杆油缸81驱动，所述铲斗5由铲斗油缸51驱动，所述主泵10用于将液压油箱9的油输送至动臂油缸61、斗杆油缸81和铲斗油缸51，用于给动臂6、斗杆8和铲斗5提供动力。

所述电磁换向阀4是二位三通电磁换向比例阀，所述第一传感器2与动臂6相连，所述第一传感器2用于检测动臂6下降的第一先导信号，并将所述第一先导信号发送给所述控制器1；所述第二传感器3设有两个，分别与铲斗5和斗杆8相连(分别对应图1及图2)，用于检测铲斗5和斗杆8即将动作的第二先导信号，并将所述第二先导信号发送给所述控制器1；所述控制器1与第一传感器2、第二传感器3及电磁换向阀4相连，所述控制器1用于根据接收到的所述第一先导信号和第二先导信号控制所述电磁换向阀4进行换向，使得动臂6下降的回油接到所述铲斗5或斗杆8的油缸。将动臂下降产生的势能直接回收利用到铲斗或斗杆的执行动作中，省去了蓄能器等中转机构，简化整个系统的结构，且能量利用率高；采用传感器及电磁阀来实现信号侦测及油路切换，响应速度快，提高了整个系统的控制精度。

本实施例其它部分内容与上述两实施例相对应，不再赘述。

需要说明的是：

上述实施例分别列举了将下降的动臂势能直接利用到铲斗和斗杆上的情况，可以理解的是，除了铲斗和斗杆的情况外，其它的除动臂之外的第二执行机构都可以利用动臂下降的势能，而这些情况都应包含在本发明的保护范围内。

上述实施例中的电磁换向阀均为二位三通电磁比例阀，其实容易理解的是，只要满足能够实现油路切换的电磁换向阀均可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种动臂势能回收利用系统，其特征在于：包括控制器、第一传感器、第二传感器、电磁换向阀及第二执行机构，所述第一传感器与动臂相连，用于检测动臂下降的第一先导信号，并将所述第一先导信号发送给所述控制器；所述第二传感器与第二执行机构相连，用于检测第二执行机构即将动作的第二先导信号，并将所述第二先导信号发送给所述控制器；所述控制器与第一传感器、第二传感器及电磁换向阀相连，所述控制器用于根据接收到的所述第一先导信号和第二先导信号控制所述电磁换向阀进行换向，使得动臂下降的回油接到所述第二执行机构的油缸。

2.如权利要求1所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：所述电磁换向阀为二位三通电磁换向比例阀。

3.如权利要求1所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：所述第二执行机构为斗杆。

4.如权利要求3所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：所述第二先导信号包括斗杆挖掘或斗杆卸载的信号。

5.如权利要求1所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：所述第二执行机构为铲斗。

6.如权利要求5所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：所述第二先导信号包括铲斗挖掘或铲斗卸载的信号。

7.如权利要求1所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：还包括单向阀，所述单向阀设置在所述电磁换向阀与动臂油缸之间，用于防止液压油回流。

8.如权利要求1所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：还包括分别连接所述动臂和第二执行机构的动臂先导阀和第二执行机构先导阀，所述第一传感器与所述动臂先导阀相连，所述第二传感器与所述第二执行机构先导阀相连。

9.如权利要求1所述的动臂势能回收利用系统，其特征在于：还包括液压油箱及主泵，所述主泵用于将液压油箱的油输送至各执行机构。

10.一种挖掘机，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的动臂势能回收利用系统。