CN111851615B - 动臂下降能量回收液压系统及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动臂下降能量回收液压系统及挖掘机，为解决现有挖掘机动臂下降能量损失的问题；提供一种动臂下降能量回收液压系统及挖掘机，其中液压系统包括控制器、能量回收控制阀和能量输出控制阀、变量马达、飞轮，能量回收控制阀连接在变量马达第一油口与动臂油缸大腔之间，变量马达第二油口经能量输出控制阀与液压油箱或高压受油油路择一导通连接，动臂油缸回缩时动臂油缸大腔经能量回收控制阀与变量马达第一油口导通，否则截止；动臂油缸回缩时所述动臂油缸大腔至动臂油缸控制阀的油路截止。本发明使用变量马达与飞轮的组合回收动臂下降减少的势能并可通过变量马达输出液压能供液压系统使用，降低机器能耗。

Description

动臂下降能量回收液压系统及挖掘机

技术领域

本发明涉及一种液压系统，更具体地说，涉及一种动臂下降能量回收液压系统及挖掘机。

背景技术

挖掘机作为一种常用的工程机械,引起功能强大而实用在各种工场。挖掘机的工作装置通常包括动臂、斗杆、属具等，动臂的升降带动斗杆、属具以及属具所装载的货物上下。

由于挖掘机的工作装置重量巨大，其被举高后具有巨大的重力势能，这些重力势能在动臂下降过程中通常通过液压系统转化为热能而消耗掉了。

动臂下降消耗的重力势能不仅使得挖掘机处于较高的能耗水平，同时消耗的能量会增加挖掘机液压系统的散热负荷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有挖掘机动臂下降能量损失的问题，而提供一种动臂下降能量回收液压系统及挖掘机，以便实现挖掘机动臂下降时回收动臂势能，降低机器的能耗。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种动臂下降能量回收液压系统，包括液压油箱、泵口与液压油箱连接的液压泵、与液压泵连接的主控阀组、与主控阀组连接的液压执行件，所述液压执行件包括动臂油缸，所述主控阀组包括与动臂油缸连接的动臂油缸控制阀；其特征在于动臂下降能量回收液压系统还包括能量回收组件；

所述能量回收组件包括控制器、与控制器连接的能量回收控制阀和能量输出控制阀、排量控制端与控制器连接的变量马达、与变量马达连接的飞轮，能量回收控制阀连接在变量马达第一油口与动臂油缸大腔之间，变量马达第二油口经能量输出控制阀与液压油箱或高压受油油路择一导通连接；动臂油缸回缩时动臂油缸大腔经能量回收控制阀与变量马达第一油口导通，否则截止；动臂油缸回缩时所述动臂油缸大腔至动臂油缸控制阀的油路截止。在本发明中，动臂下降时，动臂油缸大腔的液压油通过能量回收控制阀进入变量马达，变量马达转动驱动飞轮转动，将动臂势能转化为飞轮转动的动能。在举升动臂或需要液压能时，飞轮由惯性带动变量马达转动，变量马达起液压泵的作用，输出高压液压油，通过能量输出控制阀向高压受油油路输出液压能。若不使用飞轮存储的动能时，变量马达的排量调节到最小，飞轮与变量马达相当于空转。本发明使用变量马达与飞轮的组合回收动臂下降减少的势能并可通过变量马达输出液压能供液压系统使用，降低机器能耗。高压受油油路是传递输送能够驱动液压执行件动作的高压液压油的油路。

上述动臂下降能量回收液压系统中，液压油箱经第一单向阀向所述变量马达的第一油口单向导通连接。实现变量马达空转时其油路循环。

上述动臂下降能量回收液压系统中，所述能量输出控制阀为两位三通电磁阀，其第一油口与变量马达的第二油口连通，第二油口与液压油箱连通，第三油口与高压受油油路连接，第一油口与第二油口或第三油口择一导通。

上述动臂下降能量回收液压系统中，所述能量输出控制阀的第三油口经单向阀与所述液压泵的泵口合流连接。

上述动臂下降能量回收液压系统中，所述量回收控制阀为两位两通开关电磁阀。

上述动臂下降能量回收液压系统中，所述能量回收控制阀为两位三通阀，其第一油口与动臂油缸大腔连通，第二油口与变量马达的第一油口连通；所述能量输出控制阀的第三油口经单向阀与所述能量回收控制阀的第三油口连接，所述能量回收控制阀第一油口与第二油口或第三油口择一导通。

上述动臂下降能量回收液压系统中，该液压系统还包括与所述控制器连接用于操控主控阀组的电控手柄，所述动臂油缸控制阀是电控端与所述控制器连接的电磁阀

上述动臂下降能量回收液压系统中，所述液压泵是电控端与所述控制器连接的变量泵。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种挖掘机，其特征在于具有前述的动臂下降能量回收液压系统。

本发明与现有技术相比，本发明提供了一种回收动臂下降势能的液压系统与液压挖掘机，实现对动臂下降时对动臂势能进行回收与利用，降低机器的能耗。

附图说明

图1是本发明动臂下降能量回收液压系统的原理图。

图2是本发明挖掘机的动臂下降能量回收液压系统的原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

实施例一。

图1示出了一种动臂下降能量回收液压系统，该液压系统包括液压油箱12、泵口与液压油箱12连接的液压泵10、与液压泵10连接的动臂油缸控制阀111，与动臂油缸控制阀111连接的动臂油缸1。液压泵10为变量泵，由发动机驱动，液压泵10从液压油箱12中吸取液压油。进行动臂举升动作时，动臂油缸控制阀111处于左位，液压泵10输出的液压油经动臂油缸控制阀111进入到动臂油缸1的大腔，动臂油缸的活塞杆伸出。当进行动臂进行下降动作操作时，动臂油缸控制阀111处于右位，动臂油缸1大腔经动臂油缸控制阀111到液压油箱12的回油油路处于截止状态。

在本液压系统还包括能量回收组件。能量回收组件包括控制器8、能量回收控制阀3和能量输出控制阀7、变量马达6、飞轮5、电控手柄2。

电控手柄2与控制器8连接，动臂油缸控制阀111为电磁阀，其电控端与控制器8连接，通过操控电控手柄2，实现动臂油缸控制阀111的换向，从而实现动臂的升降操作。液压泵为变量泵，其排量控制端与控制器连接。

能量回收控制阀3和能量输出控制阀7均为电磁阀，其电控端均与控制器8连接。

能量输出控制阀7为两位三通电磁阀。能量输出控制阀7的第一油口与变量马达6的第二油口连通，第二油口与液压油箱连通。

能量回收控制阀3为两位三通阀，其第一油口与动臂油缸1大腔连通，第二油口与变量马达6的第一油口连通；能量输出控制阀7的第三油口经单向阀13与能量回收控制阀3的第三油口连接，能量回收控制阀3的第一油口与第二油口或第三油口择一导通。

液压油箱12经第一单向阀4向变量马达6的第一油口单向导通连接。

变量马达6是具有马达和泵双作用，其排量控制端与控制器8连接，通过控制变量马达的排量，可实现其工作于泵模式或马达模式。

在本实施例中，当控制电控手柄2进行动臂下降动作时，控制器8控制动臂油缸控制阀111处于右位，能量回收控制阀3处于左位、能量输出控制阀7处于右位。由于动臂油缸控制阀右位的截止作用，动臂油缸1的大腔液压油不能通过动臂油缸控制阀111进入油箱回路。动臂油缸控制阀111大腔的液压油通过能量回收控制阀3的左位进入到变量马达6的第一油口，驱动变量马达6转动，变量马达6转动而驱动飞轮转动，实现将动臂下降时减少的势能转化为飞轮5转动的动能而回收存储。从变量马达6中出来的液压油经能量输出控制阀7的右位进入液压油箱12。

操控电控手柄2进行动臂举升动作时，控制器8控制动臂油缸控制阀111处于左位、能量回收控制阀处于右位、能量输出控制阀处于左位，液压泵10输出的液压油经动臂油缸控制阀111进入动臂油缸1的大腔。此时若飞轮5处于转动状态，控制器8控制变量马达6的排量，使其工作于液压泵的工作模式，转动的飞轮5利用其惯性驱动变量马达6转动输出高压液压油。变量马达6输出的高压液压油经能量输出控制阀7的第一油口、第三油口和单向阀13进入到能量回收控制阀3，并经能量回收控制阀3的第三油口与第一油口进油到动臂油缸1的大腔，用于动臂油缸活塞杆的伸出举升动作，实现飞轮转动动能的利用。在动臂举升时，高压受油油路的一端与能量输出控制阀的第三油口连接，另一端与动臂油缸大腔连接，两端之间是经管路连接的单向阀13、能量回收控制阀3的右位油路。若飞轮处于静止状态，由于单向阀13的单向截止作用，动臂油缸1大腔经能量回收控制阀3至能量输出控制阀7的第三油口的油路也处于截止状态，此时动臂油缸1仅由液压泵10提供的液压油进行举升动作。

若不进行动臂举升动作，即动臂油缸控制阀111处于中位，控制器8控制能量回收控制阀和能量输出控制阀7均处于右位，并且使得变量马达6的排量处于最小状态，变量马达6在飞轮的带动下处于空转状态，保持其吸收转化的动能。从变量马达的第二油口流出的微量液压油经能量输出控制阀、第一单向阀4流回到变量马达的第一油口，实现其循环。

实施例二。

图2示出了一种挖掘机的液压系统。如图2所示，该挖掘机也具有动臂下降能量回收功能，在该液压系统中，液压泵10包括左泵、右泵、先导泵9，主控阀组11不仅包括用于控制动臂油缸的动臂油缸控制阀111，还包括控制斗杆油缸115的斗杆油缸控制阀、控制铲斗油缸114的铲斗油缸控制阀、控制行走马达113的行走马达控制阀、控制回转马达112的回转控制阀。能量回收组件与实施例一种的能量回收组件相比，其不同点主要在于能量回收控制阀3。在本实施例中，能量回收控制阀3为两位两通阀，为一开关阀，在动臂下降回收动臂势能时，能量回收控制阀3处于导通状态，动臂油缸1大腔的液压油经能量回收控制阀3进入到变量马达6，驱动变量马达6转动。在其他情况下能量回收控制阀3处于截止状态。在本实施例中，能量输出控制阀7的第三油口通过两个单向阀13分别与左泵和右泵的泵口连接，此时，高压受油油路的一端与能量输出控制阀的第三油口连接，另一端与左泵和右泵的泵口连接，实现能量输出控制阀7的第三油口与左泵和右泵合流。在本实施例中，变量马达6回收的动臂下降势能不仅可用于动臂举升，还可以与左泵或右泵合流，为其他的操作例如斗杆动作、铲斗动作、行走动作、回转动作等提供液压能，实现回收能量的多用处。

Claims (9)

1.一种动臂下降能量回收液压系统，包括液压油箱、吸油口与液压油箱连接的液压泵、与液压泵连接的主控阀组、与主控阀组连接的液压执行件，所述液压执行件包括动臂油缸，所述主控阀组包括与动臂油缸连接的动臂油缸控制阀；其特征在于动臂下降能量回收液压系统还包括能量回收组件；

所述能量回收组件包括控制器、与控制器连接的能量回收控制阀和能量输出控制阀、排量控制端与控制器连接的变量马达、与变量马达连接的飞轮，能量回收控制阀连接在变量马达第一油口与动臂油缸大腔之间，变量马达第二油口经能量输出控制阀与液压油箱或高压受油油路择一导通连接，动臂油缸回缩时动臂油缸大腔经能量回收控制阀与变量马达第一油口导通，否则截止；动臂油缸回缩时动臂油缸控制阀处于右位，动臂油缸控制阀处于右位时动臂油缸大腔经动臂油缸控制阀到液压油箱的回油油路处于截止状态；

所述变量马达是具有马达和泵双作用。

2.根据权利要求1所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于液压油箱经第一单向阀向所述变量马达的第一油口单向导通连接。

3.根据权利要求1或2所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于所述能量输出控制阀为两位三通电磁阀，其第一油口与变量马达的第二油口连通，能量输出控制阀的第二油口与液压油箱连通，能量输出控制阀的第三油口与高压受油油路连接，第一油口与第二油口或第三油口择一导通。

4.根据权利要求3所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于所述能量输出控制阀的第三油口经单向阀与所述液压泵的泵口合流连接。

5.根据权利要求3所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于所述量回收控制阀为两位两通开关电磁阀。

6.根据权利要求3所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于所述能量回收控制阀为两位三通阀，其第一油口与动臂油缸大腔连通，第二油口与变量马达的第一油口连通；所述能量输出控制阀的第三油口经单向阀与所述能量回收控制阀的第三油口连接，所述能量回收控制阀第一油口与第二油口或第三油口择一导通。

7.根据权利要求1所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于该液压系统还包括与所述控制器连接用于操控主控阀组的电控手柄，所述动臂油缸控制阀是电控端与所述控制器连接的电磁阀。

8.根据权利要求1所述的动臂下降能量回收液压系统，其特征在于所述液压泵是电控端与所述控制器连接的变量泵。

9.一种挖掘机，其特征在于具有权利要求1至8中任一项所述的动臂下降能量回收液压系统。

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