CN110541868B - 一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统 - Google Patents

Abstract

一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，主换向阀的A口和B口分别与回转马达的A口和B口连接；主换向阀的A口和B口分别通过第一和第二溢流阀与油箱连接；第一和第二补油单向阀的进油口与油箱连接，出油口分别与回转马达的A口和B口连接；回转马达通过减速器、回转支承、与转台连接；第二和第三单向阀的进油口分别与主换向阀的A口和B口连接；第二和第三单向阀的出油口均与切换阀的P口连接，切换阀的A口通过缓冲阀与油箱连接；旁通阀的A口和P口分别与回转马达的A口和B口连接；辅助齿轮与回转支承连接；辅助齿轮依次通过第一变速箱和第一离合器与飞轮连接。该系统能一体化地实现对回转制动能量的回收和再利用过程。

Description

一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统

技术领域

本发明属于液压传动技术领域，具体是一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统。

背景技术

回转动作广泛存在于各类工程机械中，用于实现设备在一定空间内的作业，典型工程机械有液压挖掘机、起重机和旋挖钻机等。

工程机械在回转制动时，由于惯性力的原因，回转马达并不会马上停止转动，它将继续回转并压缩出油口的油液，使回转马达出油口产生短时的高压，并从溢流阀溢流掉，从而达到制动的效果。以挖掘机为例，在挖掘机的典型工作循环中，回转马达需启动和制动两次。长时间的工作下，回转马达制动溢流浪费掉的能量非常巨大，如果能回收制动时转台的动能，必能减少发动机的能量消耗，提高能量利用效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，该系统能根据不同工况进行工作模式的切换，可以实现制动能量的回收与再利用，也可以实现发动机的工作点调整，能使发动机工作在高效区域，并可以提高系统的能量利用效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机、回转液压泵、主换向阀、主溢流阀、第一溢流阀、第二溢流阀、第一补油单向阀、第二补油单向阀、回转马达、转台和用于操作转台动作的操作手柄，所述发动机与回转液压泵同轴连接，回转液压泵的S口和P口分别与油箱和第一单向阀的进油口连接；所述主换向阀的P口和T口分别与第一单向阀的出油口和油箱连接；主换向阀的A口和B口分别与回转马达的A口和B口连接；主换向阀的A口和B口还分别通过第一溢流阀和第二溢流阀与油箱连接；第一补油单向阀的进油口和第二补油单向阀的进油口均与油箱连接，第一补油单向阀的出油口和第二补油单向阀的出油口分别与回转马达的A口和B口连接；

回转马达与减速器连接，减速器上的驱动齿轮与回转支承内座圈中的齿圈啮合，回转支承的外座圈与转台固定连接；

还包括第二单向阀、第三单向阀、旁通阀、辅助齿轮、用于检测转台转速的转速传感器和控制器；

所述第二单向阀的进油口和第三单向阀的进油口分别与主换向阀的A口和B口连接；第二单向阀的出油口和第三单向阀的出油口均与切换阀的P口连接，切换阀的A口通过缓冲阀与油箱连接；

所述旁通阀的A口和P口分别与回转马达的A口和B口连接；

所述辅助齿轮与回转支承内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮中心的传动轴与第一变速箱的输入端连接，第一变速箱的输出端通过第一离合器与飞轮连接；

控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵、主换向阀、旁通阀、切换阀、第一变速箱和第一离合器连接。

进一步，为了限制液压泵的最高工作压力，还包括主溢流阀，回转液压泵的P口通过主溢流阀与油箱连接。

本发明还提供一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机、回转液压泵、主换向阀、主溢流阀、第一溢流阀、第二溢流阀、第一补油单向阀、第二补油单向阀、回转马达、转台和用于操作转台动作的操作手柄，所述发动机与回转液压泵同轴连接，回转液压泵的S口和P口分别与油箱和第一单向阀的进油口连接；所述主换向阀的P口和T口分别与第一单向阀的出油口和油箱连接；主换向阀的A口和B口分别与回转马达的A口和B口连接；主换向阀的A口和B口还分别通过第一溢流阀和第二溢流阀与油箱连接；第一补油单向阀的进油口和第二补油单向阀的进油口均与油箱连接，第一补油单向阀的出油口和第二补油单向阀的出油口分别与回转马达的A口和B口连接；

回转马达与减速器连接，减速器上的驱动齿轮与回转支承内座圈中的齿圈啮合，回转支承的外座圈与转台固定连接；

还包括第二单向阀、第三单向阀、旁通阀、辅助齿轮、用于检测转台转速的转速传感器和控制器；

所述第二单向阀的进油口和第三单向阀的进油口分别与主换向阀的A口和B口连接；第二单向阀的出油口和第三单向阀的出油口均与切换阀的P口连接，切换阀的A口通过缓冲阀与油箱连接；

所述旁通阀的A口和P口分别与回转马达的A口和B口连接；

所述辅助齿轮与回转支承内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮中心的传动轴与第一变速箱的输入端连接，第一变速箱的输出端通过第一离合器与飞轮的一端连接，飞轮的另一端通过第二离合器与辅助液压泵连接，辅助液压泵的S口与油箱连接，辅助液压泵的P口通过第四单向阀与主换向阀的P口连接；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵、主换向阀、旁通阀、切换阀、第一变速箱、第一离合器、第二离合器和辅助液压泵连接。

进一步，为了限制液压泵的最高工作压力，还包括主溢流阀，回转液压泵的P口通过主溢流阀与油箱连接。

本发明还提供一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机、回转液压泵、主换向阀、主溢流阀、第一溢流阀、第二溢流阀、第一补油单向阀、第二补油单向阀、回转马达、转台和用于操作转台动作的操作手柄，所述发动机与回转液压泵同轴连接，回转液压泵的S口和P口分别与油箱和第一单向阀的进油口连接；所述主换向阀的P口和T口分别与第一单向阀的出油口和油箱连接；主换向阀的A口和B口分别与回转马达的A口和B口连接；主换向阀的A口和B口还分别通过第一溢流阀和第二溢流阀与油箱连接；第一补油单向阀的进油口和第二补油单向阀的进油口均与油箱连接，第一补油单向阀的出油口和第二补油单向阀的出油口分别与回转马达的A口和B口连接；

回转马达与减速器连接，减速器上的驱动齿轮与回转支承内座圈中的齿圈啮合，回转支承的外座圈与转台固定连接；

还包括第二单向阀、第三单向阀、旁通阀、辅助齿轮、用于检测转台转速的转速传感器和控制器；

所述第二单向阀的进油口和第三单向阀的进油口分别与主换向阀的A口和B口连接；第二单向阀的出油口和第三单向阀的出油口均与切换阀的P口连接，切换阀的A口通过缓冲阀与油箱连接；

所述旁通阀的A口和P口分别与回转马达的A口和B口连接；

所述辅助齿轮与回转支承内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮中心的传动轴与第一变速箱的输入端连接，第一变速箱的输出端通过第一离合器与飞轮的一端连接，飞轮的另一端通过第二离合器与第二变速箱的输入端连接，第二变速箱的输出端与回转液压泵同轴连接；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵、主换向阀、旁通阀、切换阀、第一变速箱、第二变速箱、第一离合器和第二离合器连接。

进一步，为了限制液压泵的最高工作压力，还包括主溢流阀，回转液压泵的P口通过主溢流阀与油箱连接。

本发明可以在不影响回转动作性能的前提下，对挖掘机回转制动能量进行有效回收和再利用。与直接使用回转马达作为能量转换元件的能量回收方案相比，由于本方案使用了飞轮直接回收能量，减少了能量转换的环节，有利于能量效率的提高。在必要的情况下，可以将能量回收系统与原回转系统脱离，此时的系统与传统系统一样，从而能有效防止回收系统出现故障时影响系统的正常使用。在设备的原回转系统出现故障时，本能量回收系统可以应急作为回转系统使用，保证设备安全操作。

本能量回收系统还可以吸收多余的发动机功率，使发动机尽可能的工作在高效区，实现对发动机输出功率的削峰填谷的作用。本发明可用于挖掘机、起重机、旋挖钻机等具有回转机构的工程机械和其它类似液压设备中。

附图说明

图1是传统挖掘机回转系统的液压原理图；

图2是本发明中第一个实施例的液压原理图；

图3是本发明中第二个实施例的液压原理图；

图4是本发明中第三个实施例的液压原理图。

图中： 1、发动机，2、回转液压泵，3、第一单向阀，4、主换向阀，5、回转马达，6、油箱，701、第一溢流阀，702、第二溢流阀， 801、第一补油单向阀，802、第二补油单向阀，9、减速器，10、回转支承，11、转台，12、主溢流阀，13、辅助齿轮，1401、第一变速箱，1402、第二变速箱，1501、第一离合器，1502、第二离合器，16、飞轮，17、旁通阀，1801、第二单向阀，1802、第三单向阀，1803、第四单向阀，19、切换阀，20、缓冲阀，21、辅助液压泵。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机1、回转液压泵2、主换向阀4、主溢流阀12、第一溢流阀701、第二溢流阀702、第一补油单向阀801、第二补油单向阀802、回转马达5、转台11和用于操作转台11动作的操作手柄，所述发动机1与回转液压泵2同轴连接，为回转液压泵2提供动力，作为一种优选，发动机1一般是柴油机，也可以是电动机等其他类型。回转液压泵2的S口和P口分别与油箱6和第一单向阀3的进油口连接；所述主换向阀4的P口和T口分别与第一单向阀3的出油口和油箱6连接；主换向阀4的A口和B口分别与回转马达5的A口和B口连接；主换向阀4的A口和B口还分别通过第一溢流阀701和第二溢流阀702与油箱6连接；第一溢流阀701和第二溢流阀702分别用于限制回转马达5的A口和B口的最高工作压力。作为一种优选，主换向阀4为三位四通换向阀，其工作在左位时，其A口和P口连通，其B口和T口连通，其工作在中位时，其A口、B口、P口和T口均截止。当然，主换向阀4也可以为三位六通换向阀。主换向阀4可以为电磁控制、手动控制和液控中的一种。第一补油单向阀801的进油口和第二补油单向阀802的进油口均与油箱6连接，第一补油单向阀801的出油口和第二补油单向阀802的出油口分别与回转马达5的A口和B口连接；当回转马达5的A口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对A口进行补油。同理，当回转马达5的B口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对B口进行补油。从而能防止回转马达5出现吸空现象。

回转马达5与减速器9连接，减速器9上的驱动齿轮与回转支承10内座圈中的齿圈啮合完成驱动功能，回转支承10的外座圈与转台11固定连接；

还包括第二单向阀1801、第三单向阀1802、旁通阀17、辅助齿轮13、用于检测转台11转速的转速传感器和控制器；

所述的转速传感器设置于设备底盘上的合适位置，用于监测转台11的旋转速度和方向。

所述第二单向阀1801的进油口和第三单向阀1802的进油口分别与主换向阀4的A口和B口连接；第二单向阀1801的出油口和第三单向阀1802的出油口均与切换阀19的P口连接，切换阀19的A口通过缓冲阀20与油箱6连接；

所述旁通阀17的A口和P口分别与回转马达5的A口和B口连接；所述辅助齿轮13的输入端与回转支承10的输出端连接；所述辅助齿轮13与回转支承10内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮13中心的传动轴与第一变速箱1401的输入端连接，第一变速箱1401的输出端通过第一离合器1501与飞轮16连接；

对于第一变速箱1401，可以接收控制器信号，调整传动比；且具备根据控制器改变传动轴旋转方向的能力；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵2、主换向阀4、旁通阀17、切换阀19、第一变速箱1401和第一离合器1501连接。控制器接收到信号后经过其内部逻辑运算后，输出控制信号控制各个执行部件。

为了限制回转液压泵2的最高工作压力，还包括主溢流阀12，回转液压泵2的P口通过主溢流阀12与油箱6连接。

实施例2：

一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机1、回转液压泵2、主换向阀4、主溢流阀12、第一溢流阀701、第二溢流阀702、第一补油单向阀801、第二补油单向阀802、回转马达5、转台11和用于操作转台11动作的操作手柄，所述发动机1与回转液压泵2同轴连接，为回转液压泵2提供动力，作为一种优选，发动机1一般是柴油机，也可以是电动机等其他类型。回转液压泵2的S口和P口分别与油箱6和第一单向阀3的进油口连接；所述主换向阀4的P口和T口分别与第一单向阀3的出油口和油箱6连接；主换向阀4的A口和B口分别与回转马达5的A口和B口连接；主换向阀4的A口和B口还分别通过第一溢流阀701和第二溢流阀702与油箱6连接；第一溢流阀和第二溢流阀分别用于限制回转马达A口和B口的最高工作压力。作为一种优选，主换向阀4为三位四通换向阀，其工作在左位时，其A口和P口连通，其B口和T口连通，其工作在中位时，其A口、B口、P口和T口均截止。当然，也可以为三位六通换向阀。主换向阀4可以为电磁控制、手动控制和液控中的一种。第一补油单向阀801的进油口和第二补油单向阀802的进油口均与油箱6连接，第一补油单向阀801的出油口和第二补油单向阀802的出油口分别与回转马达5的A口和B口连接；当回转马达A口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对A口进行补油。同理，当回转马达B口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对B口进行补油。从而能防止回转马达5出现吸空现象。

回转马达5与减速器9连接，减速器9上的驱动齿轮与回转支承10内座圈中的齿圈啮合完成驱动功能，回转支承10的外座圈与转台11固定连接；

还包括第二单向阀1801、第三单向阀1802、旁通阀17、辅助齿轮13、用于检测转台11转速的转速传感器和控制器；

所述的转速传感器设置于设备底盘上的合适位置，用于监测转台11的旋转速度和方向。

所述第二单向阀1801的进油口和第三单向阀1802的进油口分别与主换向阀4的A口和B口连接；第二单向阀1801的出油口和第三单向阀1802的出油口均与切换阀19的P口连接，切换阀19的A口通过缓冲阀20与油箱6连接；

所述旁通阀17的A口和P口分别与回转马达5的A口和B口连接；

所述辅助齿轮13与回转支承10内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮13中心的传动轴与第一变速箱1401的输入端连接，第一变速箱1401的输出端通过第一离合器1501与飞轮16的一端连接，飞轮16的另一端通过第二离合器1502与辅助液压泵21连接，辅助液压泵21的S口与油箱6连接，辅助液压泵21的P口通过第四单向阀1803与主换向阀4的P口连接；

对于第一变速箱1501，可以接收控制器信号，调整传动比；且具备根据控制器改变传动轴旋转方向的能力；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵2、主换向阀4、旁通阀17、切换阀19、第一变速箱1401、第一离合器1501、第二离合器1502和辅助液压泵21连接。控制器接收到信号后经过其内部逻辑运算后，输出控制信号控制各个执行部件。

为了限制液压泵的最高工作压力，还包括主溢流阀12，回转液压泵2的P口通过主溢流阀12与油箱6连接。

作为一种优选，辅助液压泵21的P口还通过辅助溢流阀与油箱6连接。辅助溢流阀的的压力设定高于主溢流阀12，这样可以产生高于原系统的压力，从而便于推动更大的负载。

实施例3：

一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机1、回转液压泵2、主换向阀4、主溢流阀12、第一溢流阀701、第二溢流阀702、第一补油单向阀801、第二补油单向阀802、回转马达5、转台11和用于操作转台11动作的操作手柄，所述发动机1与回转液压泵2同轴连接，为回转液压泵2提供动力，作为一种优选，发动机1一般是柴油机，也可以是电动机等其他类型。回转液压泵2的S口和P口分别与油箱6和第一单向阀3的进油口连接；所述主换向阀4的P口和T口分别与第一单向阀3的出油口和油箱6连接；主换向阀4的A口和B口分别与回转马达5的A口和B口连接；主换向阀4的A口和B口还分别通过第一溢流阀701和第二溢流阀702与油箱6连接；第一溢流阀和第二溢流阀分别用于限制回转马达A口和B口的最高工作压力。作为一种优选，主换向阀4为三位四通换向阀，其工作在左位时，其A口和P口连通，其B口和T口连通，其工作在中位时，其A口、B口、P口和T口均截止。当然，也可以为三位六通换向阀。主换向阀4可以为电磁控制、手动控制和液控中的一种。第一补油单向阀801的进油口和第二补油单向阀802的进油口均与油箱6连接，第一补油单向阀801的出油口和第二补油单向阀802的出油口分别与回转马达5的A口和B口连接；当回转马达A口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对A口进行补油。同理，当回转马达B口压力小于油箱6的压力时，油箱6内的油液可以对B口进行补油。从而能防止回转马达5出现吸空现象。

回转马达5与减速器9连接，减速器9上的驱动齿轮与回转支承10内座圈中的齿圈啮合完成驱动功能，回转支承10的外座圈与转台11固定连接；

还包括第二单向阀1801、第三单向阀1802、旁通阀17、辅助齿轮13、用于检测转台11转速的转速传感器和控制器；

所述的转速传感器设置于设备底盘上的合适位置，用于监测转台11的旋转速度和方向。

所述第二单向阀1801的进油口和第三单向阀1802的进油口分别与主换向阀4的A口和B口连接；第二单向阀1801的出油口和第三单向阀1802的出油口均与切换阀19的P口连接，切换阀19的A口通过缓冲阀20与油箱6连接；

所述旁通阀17的A口和P口分别与回转马达5的A口和B口连接；

所述辅助齿轮13与回转支承10内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮13中心的传动轴与第一变速箱1401的输入端连接，第一变速箱1401的输出端通过第一离合器1501与飞轮16的一端连接，飞轮的另一端通过第二离合器1502与第二变速箱1402的输入端连接，第二变速箱1402的输出端与回转液压泵2同轴连接；

对于第一变速箱1401和第二变速箱1402，可以接收控制器信号，调整传动比；且具备根据控制器改变传动轴旋转方向的能力；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵2、主换向阀4、旁通阀17、切换阀19、第一变速箱1401、第二变速箱1402、第一离合器1501和第二离合器1502连接。控制器接收到信号后经过其内部逻辑运算后，输出控制信号控制各个执行部件。

为了限制回转液压泵2的最高工作压力，还包括主溢流阀12，回转液压泵2的P口通过主溢流阀12与油箱6连接。

工作原理：

一、实施例1：

结合图2，对实施例1的工作原理做进一步的说明。

1.1常规回转

当挖掘机的使用工况不适合能量回收时，可以通过控制器使第一离合器1501断电，使第一变速箱1401与飞轮16脱离连接，同时控制旁通阀17和切换阀19不得电。此时的系统与传统的挖掘机回转液压系统一致。此模式称为常规回转模式。

结合图1或图2，下面以转台11做正向旋转运动为例做说明。定义回转马达5的A口进高压油，B口出低压油时转台11的旋转方向为正向，则B口进入高压油，A口出低压油时其旋转方向为反向。

操纵人员通过操纵手柄发出转台正向旋转的控制信号，控制器使主换向阀4的Y1a电磁铁得电，故主换向阀4的P口与A口导通，B口与T口导通。液压泵2输出的高压油液经单向阀3，主换向阀4的P口与A口之间的通路，进入回转马达5的A口。回转马达5的回油经其B口排出，经主换向阀4的B口与T口之间的通路，流回油箱6。回转马达5的输出轴旋转，通过减速器9、回转支承10驱动转台11运动。控制器可以根据控制信号的大小，控制回转液压泵2的排量，从而控制进入回转马达5的流量，实现对转台11运动速度的控制。

当转台11需要停止运动时，操纵手柄回中位，控制器将回转液压泵2的排量降为零，主换向阀4断电。因为转台11的转动惯量很大，回转马达5将在转台11的带动下继续旋转一段时间。此时，回转马达5工作在泵模式，其油口A吸油，油口B排出高压油。因为主换向阀4的中位机能中油口B是封闭的，回转马达5的B口的油液只能经第二溢流阀702高压溢流回油箱6，从而完成转台11的制动。油箱6内的油液可以经第一补油单向阀801补充进回转马达5的油口A，防止吸空。在此过程中，转台11的动能转化成油液的热能。

对于转台11反向运动的工作原理，与其正向运动的工作原理基本一致，只是油路和油口互相倒换，故不再赘述。

1.2回转制动时

此时，系统的能量回收功能启用。在转台11旋转运动的启动阶段，其工作原理与常规回转模式一致。下面仅以转台正向旋转运动为例，对回转制动工况的工作原理进行说明。此工况下，回转制动分为两个阶段：能量回收阶段和能耗制动阶段。

转台11的旋转方向和速度可以由转速传感器测出。

当转台11需要制动时，操纵手柄回中位，控制器将主换向阀4断电。因为转台11的转动惯量很大，回转马达5将在转台11的带动下继续旋转。控制器使第一离合器1501吸合，使飞轮16与第一变速箱1401连接，最终实现与辅助齿轮13的传动轴联接。同时，控制器使旁通阀17得电，故回转马达5的两个油口连通。因此，回转马达5并不会对转台11产生制动效果。故，转台11通过回转支承10、辅助齿轮13、第一变速箱1401和第一离合器1501驱动飞轮16旋转。转台11的动能就转化成了飞轮16的动能。在此过程中，通过控制器适当调整第一变速箱1401的传动比，从而使飞轮16的转速不断提高，让转台11的动能尽可能多的注意到飞轮16上去。此阶段称为能量回收阶段。

受限于第一变速箱1401的传动比，转台11的动能不可能全部传递到飞轮16上。当转台11的旋转速度低于某个预先设定值时（通过转速传感器实时检测），控制器使旁通阀17断电，切换阀19得电，第一离合器1501断开飞轮16与第一变速箱1401的连接。此时，回转马达5的两腔不再连通。转台11继续旋转，驱动回转马达5工作在泵工况，故A口变成吸油口，B口排出高压油。回转马达5的排油，经第二单向阀1801、切换阀19的P口至A口，缓冲阀20的P口至T口流回油箱6。油箱6内的油液经第一补油单向阀801进入回转马达5的A口，防止吸空。转台11的剩余动能消耗在缓冲阀20上，变成热能。第一离合器1501断开连接后，飞轮16将会继续旋转。此阶段称为能耗制动阶段。

对于转台11反向运动制动时的能量回收工作原理，与其正向运动制动时能量回收的工作原理基本一致，只是油路互相倒换，故不再赘述。需要注意的是，第一变速箱1401需要具有换向功能（具体地，第一变速箱1401的换向由控制器进行控制），从而实现不论转台11的旋转方向如何，飞轮16的旋转方向是一定的。

1.3能量再利用

假设本次回转的方向与前一次一致。当操纵人员通过操纵手柄发出回转启动信号时，控制器使主换向阀4的Y1a电磁铁得电，第一离合器1501吸合，同时逐渐增加回转液压泵2的排量。回转液压泵2排出的高压油液经主换向阀4进入回转马达5的A口；回转马达5的B口排出的油液经主换向阀4流回油箱6。回转马达5通过减速器9和回转支承10驱动转台11旋转。同时，飞轮16通过第一离合器1501、第一变速箱1401、辅助齿轮13及回转支承10，共同驱动转台11旋转。可见，飞轮16和发动机1一起为转台11的旋转提供动力，从而减小了发动机的功率，节约了能量。

如果转台11第二次的回转方向与前一次不一致时，需要控制第一变速箱1401改变旋转方向，其余部分原理与前述一致。

1.4应急模式

当因为某种原因，原回转系统损坏时，如果飞轮16中存储了一定的能量，本发明所涉及的系统可以充当应急回转系统。控制器使旁通阀17得电，从而连通回转马达5的A口和B口。同时，控制器使第一离合器1501吸合。飞轮16通过第一离合器1501、第一变速箱1401、辅助齿轮13和回转支承10，驱动转台11运动。

当转台11旋转到位后，控制器使旁通阀17断电。

二、实施例2：

结合图3，第二实施例的工作原理如下：

1.1常规回转

此部分原理与第一实施例基本一致。

1.2回转制动时

此部分原理与第一实施例基本一致。

1.3能量再利用

假设本次回转的方向与前一次一致。当操纵人员通过操纵手柄发出回转启动信号时，控制器使主换向阀4的Y1a电磁铁得电，第二离合器1502吸合，同时逐渐增加回转液压泵2的排量。回转液压泵2排出的高压油液经主换向阀4进入回转马达5的A口；回转马达4的B口排出的油液经主换向阀4流回油箱6。回转马达5通过减速器9和回转支承10驱动转台11旋转。同时，飞轮16通过第二离合器1502驱动辅助液压泵21工作。辅助液压泵21从油箱6内吸油，P口排出的高压油经第四单向阀1803，与回转液压泵2排出的油液一起进入主换向阀4的P口。可见，飞轮16和发动机1一起为转台11的旋转提供动力，从而减小了发动机的功率，节约了能量。

1.4应急模式

当因为某种原因，原回转系统损坏时，如果飞轮16中存储了一定的能量，本发明所涉及的系统可以充当应急回转系统。控制器使旁通阀17得电，从而连通回转马达5的A口和B口。同时，控制器使第二离合器1502吸合。飞轮16通过第二离合器1502驱动辅助液压泵21工作。辅助液压泵21从油箱6内吸油，P口排出的高压油经第四单向阀1803，进入主换向阀4的P口。主换向阀4控制油液的流量方向，进而控制回转马达5驱动转台11运动。

当转台11旋转到位后，控制器使旁通阀17断电。

三、实施例3：

结合图4，第三实施例的工作原理如下：

1.1常规回转模式

此部分原理与第一实施例基本一致。

1.2回转制动时

此部分原理与第一实施例基本一致。

1.3能量再利用

假设本次回转的方向与前一次一致。当操纵人员通过操纵手柄发出回转启动信号时，控制器使主换向阀4的Y1a电磁铁得电，同时逐渐增加回转液压泵2的排量。回转液压泵2排出的高压油液经主换向阀4进入回转马达5的A口；回转马达5的B口排出的油液经主换向阀4流回油箱6。回转马达5通过减速器9和回转支承10驱动转台11旋转。同时，第二离合器1502吸合，飞轮16通过第二离合器1502和第二变速箱1402，辅助发动机1驱动回转液压泵2工作，从而减小了发动机的功率，节约了能量。

Claims (6)

1.一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，包括发动机（1）、回转液压泵（2）、主换向阀（4）、主溢流阀（12）、第一溢流阀（701）、第二溢流阀（702）、第一补油单向阀（801）、第二补油单向阀（802）、回转马达（5）、转台（11）和用于操作转台（11）动作的操作手柄，所述发动机（1）与回转液压泵（2）同轴连接，回转液压泵（2）的S口和P口分别与油箱（6）和第一单向阀（3）的进油口连接；所述主换向阀（4）的P口和T口分别与第一单向阀（3）的出油口和油箱（6）连接；主换向阀（4）的A口和B口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；主换向阀（4）的A口和B口还分别通过第一溢流阀（701）和第二溢流阀（702）与油箱（6）连接；第一补油单向阀（801）的进油口和第二补油单向阀（802）的进油口均与油箱（6）连接，第一补油单向阀（801）的出油口和第二补油单向阀（802）的出油口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；

回转马达（5）与减速器（9）连接，减速器（9）上的驱动齿轮与回转支承（10）内座圈中的齿圈啮合，回转支承（10）的外座圈与转台（11）固定连接；

其特征在于，还包括第二单向阀（1801）、第三单向阀（1802）、旁通阀（17）、辅助齿轮（13）、用于检测转台（11）转速的转速传感器和控制器；

所述第二单向阀（1801）的进油口和第三单向阀（1802）的进油口分别与主换向阀（4）的A口和B口连接；第二单向阀（1801）的出油口和第三单向阀（1802）的出油口均与切换阀（19）的P口连接，切换阀（19）的A口通过缓冲阀（20）与油箱（6）连接；

所述旁通阀（17）的A口和P口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；

所述辅助齿轮（13）与回转支承（10）内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮（13）中心的传动轴与第一变速箱（1401）的输入端连接，第一变速箱（1401）的输出端通过第一离合器（1501）与飞轮（16）连接；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵（2）、主换向阀（4）、旁通阀（17）、切换阀（19）、第一变速箱（1401）和第一离合器（1501）连接；

还包括用于检测转台（11）转速的转台转速传感器；转台转速传感器与控制器连接；控制器在转台的旋转速度低于预先设定值后控制旁通阀（17）断电、控制切换阀（19）得电、控制第一离合器（1501）断开飞轮（16）与第一变速箱（1401）的连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，其特征在于，还包括主溢流阀（12），回转液压泵（2）的P口通过主溢流阀（12）与油箱（6）连接。

3.一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，其特征在于，包括发动机（1）、回转液压泵（2）、主换向阀（4）、主溢流阀（12）、第一溢流阀（701）、第二溢流阀（702）、第一补油单向阀（801）、第二补油单向阀（802）、回转马达（5）、转台（11）和用于操作转台（11）动作的操作手柄，所述发动机（1）与回转液压泵（2）同轴连接，回转液压泵（2）的S口和P口分别与油箱（6）和第一单向阀（3）的进油口连接；所述主换向阀（4）的P口和T口分别与第一单向阀（3）的出油口和油箱（6）连接；主换向阀（4）的A口和B口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；主换向阀（4）的A口和B口还分别通过第一溢流阀（701）和第二溢流阀（702）与油箱（6）连接；第一补油单向阀（801）的进油口和第二补油单向阀（802）的进油口均与油箱（6）连接，第一补油单向阀（801）的出油口和第二补油单向阀（802）的出油口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；

回转马达（5）与减速器（9）连接，减速器（9）上的驱动齿轮与回转支承（10）内座圈中的齿圈啮合，回转支承（10）的外座圈与转台（11）固定连接；

其特征在于，还包括第二单向阀（1801）、第三单向阀（1802）、旁通阀（17）、辅助齿轮（13）、用于检测转台（11）转速的转速传感器和控制器；

所述第二单向阀（1801）的进油口和第三单向阀（1802）的进油口分别与主换向阀（4）的A口和B口连接；第二单向阀（1801）的出油口和第三单向阀（1802）的出油口均与切换阀（19）的P口连接，切换阀（19）的A口通过缓冲阀（20）与油箱（6）连接；

所述旁通阀（17）的A口和P口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；

所述辅助齿轮（13）与回转支承（10）内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮（13）中心的传动轴与第一变速箱（1401）的输入端连接，第一变速箱（1401）的输出端通过第一离合器（1501）与飞轮（16）的一端连接，飞轮的另一端通过第二离合器（1502）与辅助液压泵（21）连接，辅助液压泵（21）的S口与油箱（6）连接，辅助液压泵（21）的P口通过第四单向阀（1803）与主换向阀（4）的P口连接；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵（2）、主换向阀（4）、旁通阀（17）、切换阀（19）、第一变速箱（1401）、第一离合器（1501）、第二离合器（1502）和辅助液压泵（21）连接；

还包括用于检测转台（11）转速的转台转速传感器；转台转速传感器与控制器连接；控制器在转台的旋转速度低于预先设定值后控制旁通阀（17）断电、控制切换阀（19）得电、控制第一离合器（1501）断开飞轮（16）与第一变速箱（1401）的连接。

4.根据权利要求3所述的一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，其特征在于，还包括主溢流阀（12），回转液压泵（2）的P口通过主溢流阀（12）与油箱（6）连接。

5.一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，其特征在于，包括发动机（1）、回转液压泵（2）、主换向阀（4）、主溢流阀（12）、第一溢流阀（701）、第二溢流阀（702）、第一补油单向阀（801）、第二补油单向阀（802）、回转马达（5）、转台（11）和用于操作转台（11）动作的操作手柄，所述发动机（1）与回转液压泵（2）同轴连接，回转液压泵（2）的S口和P口分别与油箱（6）和第一单向阀（3）的进油口连接；所述主换向阀（4）的P口和T口分别与第一单向阀（3）的出油口和油箱（6）连接；主换向阀（4）的A口和B口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；主换向阀（4）的A口和B口还分别通过第一溢流阀（701）和第二溢流阀（702）与油箱（6）连接；第一补油单向阀（801）的进油口和第二补油单向阀（802）的进油口均与油箱（6）连接，第一补油单向阀（801）的出油口和第二补油单向阀（802）的出油口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；

回转马达（5）与减速器（9）连接，减速器（9）上的驱动齿轮与回转支承（10）内座圈中的齿圈啮合，回转支承（10）的外座圈与转台（11）固定连接；

其特征在于，还包括第二单向阀（1801）、第三单向阀（1802）、旁通阀（17）、辅助齿轮（13）、用于检测转台（11）转速的转速传感器和控制器；

所述第二单向阀（1801）的进油口和第三单向阀（1802）的进油口分别与主换向阀（4）的A口和B口连接；第二单向阀（1801）的出油口和第三单向阀（1802）的出油口均与切换阀（19）的P口连接，切换阀（19）的A口通过缓冲阀（20）与油箱（6）连接；

所述旁通阀（17）的A口和P口分别与回转马达（5）的A口和B口连接；

所述辅助齿轮（13）与回转支承（10）内座圈中的齿圈啮合，辅助齿轮（13）中心的传动轴与第一变速箱（1401）的输入端连接，第一变速箱（1401）的输出端通过第一离合器（1501）与飞轮（16）的一端连接，飞轮的另一端通过第二离合器（1502）与第二变速箱（1402）的输入端连接，第二变速箱（1402）的输出端与回转液压泵（2）同轴连接；

所述控制器的输入端与操作手柄和转速传感器的信号输出端连接，控制器的输出端分别与回转液压泵（2）、主换向阀（4）、旁通阀（17）、切换阀（19）、第一变速箱（1401）、第二变速箱（1402）、第一离合器（1501）和第二离合器（1502）连接；

还包括用于检测转台（11）转速的转台转速传感器；转台转速传感器与控制器连接；控制器在转台的旋转速度低于预先设定值后控制旁通阀（17）断电、控制切换阀（19）得电、控制第一离合器（1501）断开飞轮（16）与第一变速箱（1401）的连接。

6.根据权利要求5所述的一种利用飞轮储能的工程机械回转制动能量回收系统，其特征在于，还包括主溢流阀（12），回转液压泵（2）的P口通过主溢流阀（12）与油箱（6）连接。

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