CN113048104A - 一种液压负载作业平台能量回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液压负载作业平台能量回收系统，包括液压泵、蓄能器、液压马达、发电机以及负载平台，所述的液压泵的进油口与油箱连接，其出油口依次与第一单向阀和三位四通电磁阀连接，所述三位四通电磁阀的其中一个出油口依次与第二单向阀和二位三通电磁阀A连接，三位四通电磁阀的另一个出油口分别与第一驱动油缸、平衡油缸以及第二驱动油缸的有杆腔连接。本发明采用平衡油缸与驱动油缸配合的方式，利用负载自重在两条回路中都进行能量回收，实现液压式能量回收和电气式能量回收两种类型的能量回收，经过系统建模仿真，其能量回收的效率可以达到60％以上。

Description

一种液压负载作业平台能量回收系统
技术领域
本发明涉及一种液压负载作业平台能量回收系统，属于液压应用技术领域。
背景技术
在工程机械中，液压提升装置的应用非常广泛。在工程机械领域的应用中，各类型的液压升降平台工作或停止时，受到执行机构较大重力负载的作用，因此液压回路中设置平衡回路，防止执行装置自行下滑或操作时动作失控，产生安全隐患。平衡回路在液压执行元件的回油路上始终保持一定的背压来平衡执行机构重力负载对液压执行元件作用力，尤其在工作装置下降的过程中，回油经平衡阀节流口流回，造成很大一部分重力势能转化成热能而耗散，这样不仅造成能量的浪费，而且由于大量热能的产生，系统的温度会上升，进而降低油液的粘度，增加系统泄露，并且会对一些敏感液压元件造成破坏，而为了降低温升，采用的冷却设备又进一步加大能量消耗，降低设备的能量利用率。
传统液压升降平台为防止负载下降过快，采用平衡阀节流调速，大量的重力势能在油液经过液压阀口节流转化成热能而耗散，目前的常规解决方案是能量回收。传统的能量回收方案是采用蓄能器直接回收下降时的重力势能，将液压蓄能器中回收的油液释放至液压泵出口的方式，以减少液压泵前后压差，降低液压泵的功率输入，达到节能目的，但油液释放前后压差较大，能量损失较大。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种安全可靠、能量利用率高、使用寿命长的液压负载作业平台能量回收系统，以克服现有技术中的不足。
本发明的技术方案：一种液压负载作业平台能量回收系统，包括液压泵、蓄能器、液压马达、发电机以及负载平台，所述的液压泵的进油口与油箱连接，其出油口依次与第一单向阀和三位四通电磁阀连接，所述三位四通电磁阀的其中一个出油口依次与第二单向阀和二位三通电磁阀A连接，三位四通电磁阀的另一个出油口分别与第一驱动油缸、平衡油缸以及第二驱动油缸的有杆腔连接，二位三通电磁阀A的出油口分别与第一驱动油缸和第二驱动油缸的无杆腔连接；所述第一驱动油缸、平衡油缸以及第二驱动油缸的有杆腔还依次与二位二通电磁阀A和二位三通电磁阀B连接，所述二位三通电磁阀B的回油口分别与二位三通电磁阀C和二位二通电磁阀B连接，所述二位三通电磁阀C的进油口与平衡油缸的无杆腔连接，所述二位二通电磁阀B的回油口分别与蓄能器和液压马达连接，液压马达的回油口与油箱连接，所述液压马达与发电机传动连接。
进一步，所述二位三通电磁阀A的回油口与二位三通电磁阀D连接，二位三通电磁阀D的回油口与液压马达的进油端连接。
进一步，所述二位二通电磁阀B的回油口通过第二溢流阀与液压马达连接。
由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：
1.本发明针对大型升降平台多油缸执行元件，相较于传统方案，采用平衡油缸与驱动油缸配合的方式，利用负载自重在两条回路中都进行能量回收，实现液压式能量回收和电气式能量回收两种类型的能量回收，经过系统建模仿真，其能量回收的效率可以达到60％以上。
2.采用平衡油缸与蓄能器搭配的方式，可以将能量以液压能的方式进行回收与释放，能量转换环节少，效率更加高效；同时，蓄能器的压力变化转化为平衡油缸的力变化，在负载作业平台直接和驱动油缸的输出力进行耦合，相当于液压泵驱动一个轻负载，使液压泵的输出压力减小。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记说明：1-液压泵，2-第一溢流阀，3-第一单向阀，4-三位四通电磁阀，5-第二单向阀，6-二位三通电磁阀A，7-第一驱动油缸，8-平衡油缸，9-第二驱动油缸，10-二位二通电磁阀A，11-二位三通电磁阀B，12-二位三通电磁阀C，13-二位二通电磁阀B，14-蓄能器，15-二位三通电磁阀D，16-第二溢流阀，17-液压马达，18-发电机，19-负载平台。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：液压负载作业平台能量回收系统的结构示意图如图1所示，包括液压泵1、蓄能器14、液压马达17、发电机18以及负载平台19，所述的液压泵1的进油口与油箱连接，其出油口依次与第一单向阀3和三位四通电磁阀4连接，所述三位四通电磁阀4的其中一个出油口依次与第二单向阀5和二位三通电磁阀A6连接，三位四通电磁阀4的另一个出油口分别与第一驱动油缸7、平衡油缸8以及第二驱动油缸9的有杆腔连接，二位三通电磁阀A6的出油口分别与第一驱动油缸7和第二驱动油缸9的无杆腔连接；所述第一驱动油缸7、平衡油缸8以及第二驱动油缸9的有杆腔还依次与二位二通电磁阀A10和二位三通电磁阀B11连接，所述二位三通电磁阀B11的回油口分别与二位三通电磁阀C12和二位二通电磁阀B13连接，所述二位三通电磁阀C12的进油口与平衡油缸8的无杆腔连接，所述二位二通电磁阀B13的回油口分别与蓄能器14和液压马达17连接，液压马达17的回油口与油箱连接，所述液压马达17与发电机18传动连接。
所述二位三通电磁阀A6的回油口与二位三通电磁阀D15连接，二位三通电磁阀D15的回油口与液压马达17的进油端连接。所述二位二通电磁阀B13的回油口通过第二溢流阀16与液压马达17连接。
本发明的工作原理：
1、负载上升时，三位四通电磁阀4在左位工作，二位三通电磁阀A6在右位工作，二位二通电磁阀A10在右位工作，二位三通电磁阀B11在右位工作，液压泵1的油液进入第一驱动油缸7和第二驱动油缸9的无杆腔，平衡油缸8的无杆腔是由蓄能器14通过二位三通电磁阀C12的左位和二位二通电磁阀B13的右位供给油液，第一驱动油缸7、第二驱动油缸9和平衡油缸8有杆腔的油液进入二位二通电磁阀A10的右位和二位三通电磁阀B11的右位直接流回油箱，由此实现负载上升。
2、负载下降时，三位四通电磁阀4切换至右位，二位三通电磁阀A6切换至左位，二位三通电磁阀D15在左位工作，二位二通电磁阀A10在左位工作，在重力势能的作用下，第一驱动油缸7和第二驱动油缸9无杆腔的油液进入二位三通电磁阀A6的左位和二位三通电磁阀D15的左位，再经过液压马达17流回油箱，液压马达17带动发电机18工作；平衡油缸8无杆腔的油液通过二位三通电磁阀C12的左位和二位二通电磁阀B13的右位进入蓄能器14。
3、保持静止工况时三位四通电磁阀4切换至中位，二位二通电磁阀A10切换至右位，二位三通电磁阀B11切换至左位，二位三通电磁阀C12在左位工作，二位二通电磁阀B13在右位工作，在高压大负载的情况中，长时间的静止工况会有油液的泄露，蓄能器14能够为第一驱动油缸7、第二驱动油缸9和平衡油缸8补油。其中，二位三通电磁阀C12的右位主要是用于平衡油缸8的活塞无法下行时卸荷。第二溢流阀16是为了保证蓄能器14的高位蓄能，调定压力使平衡油缸8、蓄能器14回路的液压油可以回收到蓄能14，在蓄能器的14压力过大时会开启第二溢流阀16，使油液通过第二溢流阀16进入液压马达17。
综上所述，本发明以大型液压升降平台的能量回收为对象，回收平台下降时的势能，因蓄能器14本身就具有缓冲和吸收液压冲击的作用，平衡油缸8相较于驱动油缸缸径稍大，所承受压力更大，在下降时回收能量的蓄能器14可起到防止负载下降过快的作用。平台上升时，利用蓄能器14对中间液压缸供油。平台下降时，中间液压缸回油为蓄能器14充液。两侧液压缸回油，驱动液压马达17。蓄能器14多余油液开启第二溢流阀16，也进入液压马达17。而且本发明中的蓄能器14与驱动油缸回路有交互，并非独立的能量回收单元，油液可以循环冷却，从而解决了原来的系统能量浪费和发热问题。

Claims (3)

1.一种液压负载作业平台能量回收系统，包括液压泵(1)、蓄能器(14)、液压马达(17)、发电机(18)以及负载平台(19)，其特征在于：所述的液压泵(1)的进油口与油箱连接，其出油口依次与第一单向阀(3)和三位四通电磁阀(4)连接，所述三位四通电磁阀(4)的其中一个出油口依次与第二单向阀(5)和二位三通电磁阀A(6)连接，三位四通电磁阀(4)的另一个出油口分别与第一驱动油缸(7)、平衡油缸(8)以及第二驱动油缸(9)的有杆腔连接，二位三通电磁阀A(6)的出油口分别与第一驱动油缸(7)和第二驱动油缸(9)的无杆腔连接；所述第一驱动油缸(7)、平衡油缸(8)以及第二驱动油缸(9)的有杆腔还依次与二位二通电磁阀A(10)和二位三通电磁阀B(11)连接，所述二位三通电磁阀B(11)的回油口分别与二位三通电磁阀C(12)和二位二通电磁阀B(13)连接，所述二位三通电磁阀C(12)的进油口与平衡油缸(8)的无杆腔连接，所述二位二通电磁阀B(13)的回油口分别与蓄能器(14)和液压马达(17)连接，液压马达(17)的回油口与油箱连接，所述液压马达(17)与发电机(18)传动连接。
2.根据权利要求1所述的液压负载作业平台能量回收系统，其特征在于：所述二位三通电磁阀A(6)的回油口与二位三通电磁阀D(15)连接，二位三通电磁阀D(15)的回油口与液压马达(17)的进油端连接。
3.根据权利要求1所述的液压负载作业平台能量回收系统，其特征在于：所述二位二通电磁阀B(13)的回油口通过第二溢流阀(16)与液压马达(17)连接。
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