CN115789030A - 一种矿用车液力能量回收分配系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于运输车辆技术领域，具体公开了一种矿用车液力能量回收分配系统，包括主油箱、主要液压泵、液压马达、蓄能油箱、离合换向变速箱、溢流阀、单向阀、第一蓄能器、调节阀、高压液动设备。当矿用车行驶在下坡路时，车轮的转动通过离合换向变速箱传动给竖杆，驱动竖杆和活塞同步向上运行，气体压缩储存部分能量，剩余的能量继续挤压液压油，第一蓄能器进一步储存能量。同时，主油箱液位下降，气体压力下降，进一步存储能量。存储的能量可以直接供高压液动设备使用，也可以在上坡时通过竖杆和离合换向变速箱反作用于车轮。解决了现有的液力传动系统没有动能回收功能，在长距离下坡路面会浪费重力势能，磨损刹车片的问题。

Description

一种矿用车液力能量回收分配系统

技术领域

本发明属于运输车辆技术领域，特别涉及一种矿用车液力能量回收分配系统。

背景技术

矿用车属于非公路用车，主要应用于矿山工程方面，传统的矿用车多采用柴油发动机输出动力。随着新能源产业的发展，以电力为能源的交通工具逐渐成为趋势。目前，以电力为能源的矿用车多采用液力传动，通过液压马达驱动车轮转动。由于液力传动为成熟的现有技术，因此并未检索到矿用车液力传动系统的相关专利。

中国发明专利公开号CN105723843A，公开了一种多功能轮式果园作业机，由动力系统、液压系统、嵌入式电控系统和驱动系统组成。采用电控系统和液压电磁阀组相结合的方法，控制液压马达运转、停止、平台升降、伸缩，实现了对整车前进、后退、停止灵活控制，并联独立液压泵实现平台升降、伸缩等作业功能的同时更节能，并解决了单油泵供油行走动力不足的问题。该专利公开的液力传动系统即为液力传动车辆的常规设计。

然而，上述技术方案存在以下问题：没有动能回收功能，在长距离下坡路面会浪费重力势能，磨损刹车片。

发明内容

本发明提供一种矿用车液力能量回收分配系统，目的在于解决现有的液力传动系统没有动能回收功能，在长距离下坡路面会浪费重力势能，磨损刹车片的问题，更适用于多坡的矿山工程作业现场。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种矿用车液力能量回收分配系统，包括主油箱、主要液压泵、液压马达，主油箱为密封结构，内部装有液压油，顶部封存有定量气体；主油箱上开设有出油口、回油口和溢流口，其中出油口位于液位以下；出油口的下游连接主要液压泵；

矿用车液力能量回收分配系统还包括：

蓄能油箱，蓄能油箱为密封结构，内部设置有活塞，活塞与蓄能油箱的内侧壁滑动且密封接触。活塞的下端连接有竖杆，竖杆贯穿蓄能油箱的底部，与蓄能油箱底部滑动且密封接触。蓄能油箱内的顶部封存有定量气体，其余空间充满液压油；蓄能油箱的底部与主油箱的液位以下连接；蓄能油箱上开设有交换口，交换口位于活塞的行程上方且始终能够吸到蓄能油箱内的液压油；竖杆的下部设置有螺纹，通过螺纹传动连接有

离合换向变速箱；离合换向变速箱的另一端与车轮传动连接；离合换向变速箱能够改变传动方向，并且具有传动比；当离合换向变速箱啮合时，车轮转动通过离合换向变速箱减速后输出，带动竖杆上下运动，反之，竖杆上下运动也能带动车轮转动；

溢流阀，溢流阀的溢流端连接主油箱的溢流口，出口连接有

单向阀，单向阀的下游连接有

第一蓄能器；蓄能油箱的交换口与单向阀和第一蓄能器之间的管道连接；第一蓄能器的下游连接有多个

调节阀，每个调节阀的下游均连接有

高压液动设备；每个高压液动设备的下游均与主油箱回油口连接；高压液动设备包括液压马达。

进一步，交换口于蓄能油箱内连接有伸缩软管，伸缩软管的另一端固定于活塞的上表面。

进一步，矿用车液力能量回收分配系统还包括：

备用液压泵，备用液压泵与主要液压泵并联，上游设置有

三通换向阀。

进一步，高压液动设备还包括液压转向器、液压制动器、液压支撑油缸。

进一步，调节阀为液动调节阀；矿用车液力能量回收分配系统还包括：

减压阀，连接于第一蓄能器的下游；

第二蓄能器，连接于减压阀下游；

比例阀，连接于第二蓄能器的下游；每个液动调节阀对应一个比例阀；比例阀输出控制油，控制油输送至对应的液动调节阀的控制端，通过分别控制各个比例阀的开度，控制各个液动调节阀的开度，进而控制各个高压液动设备的开度。

本发明具有如下有益效果：

本发明同时利用蓄能油箱、主油箱、第一蓄能器进行动能回收，增大储能量。解决了现有的液力传动系统没有动能回收功能，在长距离下坡路面会浪费重力势能，磨损刹车片的问题，更适用于多坡的矿山工程作业现场。

通过主油箱、蓄能油箱、离合换向变速箱之间的联动，回收的能量既可以供其他液压设备使用，也可以作用于车轮，协助矿用车爬坡。

在没有下坡但已知会有上坡的情况下，可以在平面行驶时就开启蓄能，在上坡时释放，从而提高矿用车爬坡能力。

蓄能油箱内设置伸缩软管，伸缩软管的两端分别固定于交换口处和活塞的上表面，从而使得不论活塞如何运动，交换口均能通过伸缩软管吸到液压油，而不会吸到气体，从而使得活塞的可用行程更宽，蓄能油箱的蓄能量更大，只要保证交换口位于活塞行程上方即可。

使用减压阀将液压系统分为高压执行部分和低压控制部分，并分别配置有蓄能器，保证执行设备用高压油和控制设备用低压油的油压相对独立且稳定，减少用户之间的油压扰动，尤其是高压用户对低压用户的干扰，使得液压动力系统整体稳定。

液压支撑油缸、液压转向器、液压马达、液压制动器均采用液动调节阀控制，液压反应灵敏且迅速，提高可操作性；作业人员通过控制低压用户中的比例阀的油量输出，间接控制高压阀门的开关，避免直接控制高压部件，手动、电动即可操作，使操作更简单、更顺畅，同时避免高压液体伤人，安全性高。

附图说明

图1为本发明实施例主油箱和蓄能油箱的释能状态示意图；

图2为本发明实施例主油箱和蓄能油箱的储能状态示意图；

图3为本发明实施例矿用车液力能量回收分配系统的流程图；

图4为本发明实施例矿用车液力能量回收分配系统的又一流程图。

图中：100-主油箱、101-出油口、102-回油口、103-溢流口、200-主要液压泵、201-备用液压泵、300-液压马达、301-液压转向器、302-液压制动器、303-液压支撑油缸、400-蓄能油箱、401-活塞、402-竖杆、403-交换口、404-伸缩软管、500-离合换向变速箱、600-溢流阀、700-单向阀、800-第一蓄能器、900-调节阀、901-液动调节阀、1000-三通换向阀、1100-减压阀、1200-第二蓄能器、1300-比例阀。

实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

参照图1至图3，本实施例公开了一种矿用车液力能量回收分配系统，包括主油箱100，主油箱100为密封结构，内部装有液压油，顶部封存有定量气体。主油箱100上开设有出油口101、回油口102和溢流口103，其中出油口101位于液位以下。还包括蓄能油箱400，蓄能油箱400为密封结构，内部设置有活塞401，活塞401与蓄能油箱400的内侧壁滑动且密封接触。活塞401的下端连接有竖杆402，竖杆402贯穿蓄能油箱400的底部，与蓄能油箱400底部滑动且密封接触。竖杆402的下部设置有螺纹，通过螺纹传动连接有离合换向变速箱500。离合换向变速箱500的另一端与车轮传动连接。离合换向变速箱500为现有技术，能够改变传动方向，并且具有一定的传动比。当离合换向变速箱500啮合时，车轮转动通过离合换向变速箱500减速后输出，带动竖杆402上下运动，反之，竖杆402上下运动也能带动车轮转动。蓄能油箱400内的顶部封存有定量气体，其余空间充满液压油。蓄能油箱400的底部与主油箱100的液位以下连接。蓄能油箱400的上部开设有交换口403，交换口403于蓄能油箱400内连接有伸缩软管404，伸缩软管404的另一端固定于活塞401的上表面。交换口403位于活塞401的行程上方。蓄能油箱400的交换口403与单向阀700和第一蓄能器800之间的管道连接。

主油箱100的出油口101连接有三通换向阀1000，三通换向阀1000的两个出口分别连接有主要液压泵200和备用液压泵201，主要液压泵200和备用液压泵201的下游汇合后连接有溢流阀600，溢流阀600的溢流端连接主油箱100的溢流口103，出口连接有单向阀700。单向阀700的下游连接有第一蓄能器800，第一蓄能器800的下游连接有多个调节阀900，每个调节阀900的下游连接有一个高压液动设备。进一步，高压液动设备包括液压马达300、液压转向器301、液压制动器302、液压支撑油缸303。液压马达300用于驱动矿用车行驶，液压转向器301用于控制矿用车转向，液压制动器302用于矿用车行驶过程中的制动，液压支撑油缸303能够在装卸作业时伸出，对矿用车车身形成支撑。每个高压液动设备的下游均与主油箱100回油口102连接。

本实施例的原理及使用方法如下：

主要液压泵200或备用液压泵201将主油箱100内的液压油增压后输送给液压马达300等高压液动设备，为高压液动设备提供动力来源。第一蓄能器800能够稳定系统内的油压，使得高压液动设备能够稳定运行。每个高压液动设备通过一个调节阀900控制进油量，进而控制高压液动设备的运行状态。单向阀700防止液压油回流。溢流阀600防止高压液动设备用油量少，且第一蓄能器800接近满蓄能时，引起憋泵的风险，对液压泵造成伤害。

当矿用车行驶在下坡路时，离合换向变速箱500啮合，车轮的转动通过离合换向变速箱500传动给竖杆402，驱动竖杆402和活塞401同步向上运行。活塞401上方挤压液压油和气体，气体压缩储存部分能量，剩余的能量继续挤压液压油，使得液压油通过伸缩软管404、交换口403进入第一蓄能器800，第一蓄能器800进一步储存能量。同时，蓄能油箱400的活塞401下方不断从主油箱100吸油，使得主油箱100液位下降，气体压力下降，进一步存储能量。存储的能量可以直接供高压液动设备使用，此时主油箱100气体压力低，回油更顺畅，相当于协助驱动高压液动设备，释放存储的能量。存储的能量也可以在上坡时通过竖杆402和离合换向变速箱500反作用于车轮，此时离合换向变速箱500变换传动转向，使得竖杆402下降时能够驱动车轮正向旋转，减轻液压马达300的压力。随着活塞401下移，蓄能油箱400内的气体释放能量，液压油从第一蓄能器800回流至蓄能油箱400内，第一蓄能器800存储的能量也得到释放。同时，活塞401下方的液压油回流至主油箱100内，主油箱100内的低气压协助液压油回流，也是能量的释放。

参照图4，进一步，调节阀900为液动调节阀901。第一蓄能器800的下游还连接有减压阀1100，减压阀1100的下游连接有第二蓄能器1200，第二蓄能器1200的下游连接有多个比例阀1300，每个比例阀1300或电磁阀对应一个液动调节阀901。比例阀1300输出控制油，控制油的瞬时流量决定了液动调节阀901的开度。通过分别控制各个比例阀1300的开度，控制各个液动调节阀901的开度，进而控制各个高压液动设备的开度。使用比例阀1300控制低压控制油的流量，最终实现控制高压液动设备的运行，避免工作人员直接接触高压设备，消除安全隐患。

以上仅对本发明的较佳实施例进行了详细叙述，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种矿用车液力能量回收分配系统，包括主油箱（100）、主要液压泵（200）、液压马达（300），其特征在于，所述主油箱（100）为密封结构，内部装有液压油，顶部封存有定量气体；所述主油箱（100）上开设有出油口（101）、回油口（102）和溢流口（103），其中所述出油口（101）位于液位以下；所述出油口（101）的下游连接所述主要液压泵（200）；

所述矿用车液力能量回收分配系统还包括：

蓄能油箱（400），所述蓄能油箱（400）为密封结构，内部设置有活塞（401），所述活塞（401）与所述蓄能油箱（400）的内侧壁滑动且密封接触；所述活塞（401）的下端连接有竖杆（402），所述竖杆（402）贯穿所述蓄能油箱（400）的底部，与所述蓄能油箱（400）底部滑动且密封接触；所述蓄能油箱（400）内的顶部封存有定量气体，其余空间充满液压油；所述蓄能油箱（400）的底部与所述主油箱（100）的液位以下连接；所述蓄能油箱（400）上开设有交换口（403），所述交换口（403）位于活塞（401）的行程上方且始终能够吸到所述蓄能油箱（400）内的液压油；所述交换口（403）连接液压油用户；所述竖杆（402）的下部设置有螺纹，通过螺纹传动连接有

离合换向变速箱（500）；所述离合换向变速箱（500）的另一端与车轮传动连接；所述离合换向变速箱（500）能够改变传动方向，并且具有传动比；当所述离合换向变速箱（500）啮合时，车轮转动通过所述离合换向变速箱（500）减速后输出，带动所述竖杆（402）上下运动，反之，所述竖杆（402）上下运动也能带动车轮转动。

2.根据权利要求1所述的矿用车液力能量回收分配系统，其特征在于，还包括：

溢流阀（600），所述溢流阀（600）的溢流端连接所述主油箱（100）的所述溢流口（103），出口连接有

单向阀（700），所述单向阀（700）的下游连接有

第一蓄能器（800）；所述蓄能油箱（400）的所述交换口（403）与所述单向阀（700）和所述第一蓄能器（800）之间的管道连接。

3.根据权利要求2所述的矿用车液力能量回收分配系统，其特征在于，还包括：

调节阀（900），连接于所述第一蓄能器（800）的下游；每个所述调节阀（900）的下游均连接有

高压液动设备；每个所述高压液动设备的下游均与所述主油箱（100）回油口（102）连接；所述高压液动设备包括所述液压马达（300）。

4.根据权利要求1所述的矿用车液力能量回收分配系统，其特征在于，所述交换口（403）于所述蓄能油箱（400）内连接有伸缩软管（404），所述伸缩软管（404）的另一端固定于所述活塞（401）的上表面。

5.根据权利要求1所述的矿用车液力能量回收分配系统，其特征在于，还包括：

备用液压泵（201），所述备用液压泵（201）与所述主要液压泵（200）并联，上游设置有

三通换向阀（1000）。

6.根据权利要求3所述的矿用车液力能量回收分配系统，其特征在于，所述高压液动设备还包括液压转向器（301）、液压制动器（302）、液压支撑油缸（303）。

7.根据权利要求3所述的矿用车液力能量回收分配系统，其特征在于，所述调节阀（900）为液动调节阀（901）；所述矿用车液力能量回收分配系统还包括：

减压阀（1100），连接于所述第一蓄能器（800）的下游；

第二蓄能器（1200），连接于所述减压阀（1100）下游；

比例阀（1300），连接于所述第二蓄能器（1200）的下游；每个所述液动调节阀（901）对应一个所述比例阀（1300）；所述比例阀（1300）输出控制油，控制油输送至对应的所述液动调节阀（901）的控制端，通过分别控制各个所述比例阀（1300）的开度，控制各个所述液动调节阀（901）的开度，进而控制各个所述高压液动设备的开度。

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