CN204590151U - 超大型液压挖掘机新式动臂势能回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利属于超大型液压挖掘机节能技术领域，主要是针对超大型液压挖掘机动臂下放过程中释放的势能进行回收再利用的液压系统。其主要包括：计算机、液压泵(1)、电动机(2)、三位六通阀(3)、动臂液压缸(4)、液压变压器(5)、第一二位三通电磁阀(6)、第一压力传感器(23)、第一流量传感器(24)、液压蓄能器(7)、第一单向阀(14)、第二二位三通电磁阀(9)、二位四通电磁阀(10)、第二单向阀(13)、溢流阀(16、17)、第二压力传感器（21）、第二流量传感器（22）、第三压力传感器（19）、第三流量传感器（18）、第三单向阀（11）、油箱（25、26、27、28、29）第四单向阀（8）。本实用新型核心部件是液压变压器，液压变压器由变量泵、定量马达组成，液压变压器将动臂势能回收存储到液压蓄能器中,创新之处在于设计新的回路让蓄能器释放的能量二次经过液压变压器，这样即达到节能的目的又降低了设备的生产成本。该设备具有高效、安全、稳定等优点，在工程机械上特别是液压挖掘机跟液压起重机上有很大的发展潜力。

Description

超大型液压挖掘机新式动臂势能回收系统

技术领域

本实用新型专利涉及超大型液压挖掘机的节能领域，主要是针对挖掘机动臂下放过程中所蕴含势能回收再利用的装置，属于工程机械领域。

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较低。据统计在整个挖掘机工作过程当中由于动臂动作最频繁且在动臂提升过程中需大量的能量，但在动臂下放时为了控制动臂下降的速度而加装的节流阀使洞壁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，不管对国家还是起企业来说都有十分重要的意义，故本专利针对动臂液压系统进行改造以达到降低挖掘机的能耗的目的。

发明内容

发明目的：本发明所需要解决的问题是针对当今液压挖掘机动臂液压缸能耗较大而且伸缩速度控制不合理等问题，设计一种新型挖掘机动臂势能回收的液压系统。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种液压挖掘机的动臂势能回收液压系统，本实用新型专利属于超大型液压挖掘机节能技术领域，主要是针对超大型液压挖掘机动臂下放过程中的势能进行回收再利用的液压系统。其主要包括：计算机、液压泵(1)、电动机(2)、三位六通阀(3)、动臂液压缸(4)、液压变压器(5)、第一二位三通电磁阀(6)、第一压力传感器(23)、第一流量传感器(24)、液压蓄能器(7)、第一单向阀(14)、第二二位三通电磁阀(9)、二位四通电磁阀(10)、第二单向阀(13)、溢流阀(16、17)、第二压力传感器（21）、第二流量传感器（22）、第三压力传感器（19）、第三流量传感器（18）、第三单向阀（11）、油箱（25、26、27、28、29）第四单向阀（8）、梭阀（32）；

如图所示变量泵和梭阀与溢流阀相连，在梭阀与变量泵之间有第一压力传感器(23)与第二压力传感器（21），梭阀（32）的输出端口和第一单向阀(14)与第二单向阀(13)相连，第一单向阀(14)与三位六通电磁阀(3)相连，三位六通电磁阀(3)C输出口与第三单向阀（11）相连，第三单向阀（11）出口与油箱（31）相连，三位六通电磁阀(3)B输出口和第二单向阀(13)输入口与二位四通电磁阀(10)相连，三位六通阀电磁阀(3)A输出口和动臂有杆腔（4）与溢流阀（15）相连，二位四通电磁阀（10）A输出口和溢流阀（16）、动臂（4）无杆腔第一二位三通电磁阀（6）相连，二位四通电磁阀（10）B输出口与液压变压器（5）中液压马达输出口相连，在液压变压器（5）与二位四通阀（10）之间有第二压力传感器（21）及第二流量传感器（22），第一二位三通电磁阀（6）的T口与液压变压器（5）相连，第一二位三通电磁阀（10）P口和液压蓄能器（7）与第四单向阀（8）相连，第四单向阀（8）的输入端与第二二位三通电磁阀（9）相连，第二二位三通电磁阀（9）A口与液压变压器（5）泵组成部分的输出端口相连，第二二位三通电磁阀（9）与梭阀（32）相连；

电动机（2）与主泵（1）相连并启动主泵；

上述第一压力传感器（23）、第一流量传感器（24）、第二压力传感器（21）、第二流量传感器（22）、第三压力传感器（19）、第三流量传感器（18）将检测的数据传输到计算机进行分析处理，然后由计算机发出控制信号控制液压变压器（5）中的泵组件及主泵的变量头的倾斜角和三位六通电磁阀（3）、二位四通电磁阀（10）、第一二位三通电磁阀（6）、第二二位三通电磁阀（9）的开度。

本发明中，主泵与梭阀之间设有向计算机传输监测数据的第一压力传感器和第一流量传感器。

本发明中，第一二位三通电磁阀（6）与液压变压器（5）之间设有向计算机传输监测数据的第二压力传感器（21）和第二流量传感器（22）。

本发明中，第四单向阀（8）与液压蓄能器（7）之间设有向计算机传输监测数据的第三压力传感器（19），第四单向阀（8）与第二二位三通电磁阀（9）之间设有向计算机传输监测数据的第三流量传感器（18）。

本发明中，液压蓄能器（7）与第一二位三通电磁阀（6）之间设有连通油路。

本发明中，三位六通电磁阀（3）B出口端与第一单向阀（14）设有连通油路并在油路上加装第三单向阀（11）。

本发明中，动臂下放时第三压力传感器（19）与第三流量传感器（18）将检测的信号传递给计算机处理，通过控制液压变压器（5）中泵的排量来达到控制动臂下放速度的目的同时将能量储存到液压蓄能器中；动臂提升时第二压力传感器（21）与第二流量传感器（22）将检测的信号传递给计算机处理，通过控制液压变压器（5）中泵的排量来控制液压蓄能器（7）中能量释放的速度，进而达到控制动臂提升速度的目的；同时在蓄能器（7）释放能量过程中（即动臂提升过程中）第三压力传感器（19）的检测信号与第一压力传感器（23）的信号经过计算机的处理，发出控制主泵（1）排量的信号，当蓄能器（7）中蕴含能量不能提升懂不提升动臂时加大主泵的排量以确保动臂提升速度稳定。

本发明目的是通过压力传感器实时的测出液压回路的工作状态，将检测的信号传递个计算机，计算机在集合流量传感器的反馈进行计算迅速做出反应对液压系统进行调节，以保证动臂回路系统的高效稳定。同时超大型液压挖掘机动臂下放时蕴含巨大的动臂势能进行回收存储到液压蓄能器中达到节能的目的。同时在液压蓄能器释放能量时，让蓄能器中的液压油再次流向液压变压器这样不仅控制了挖掘机动臂缸的伸缩速度而且能够减少挖掘机组件降低生产成本。

本实用新型专利的优点和特点，本发明以液压变压器作为能量回收的核心部件，且在液压蓄能器释放能量时将液压变压器二次利用，不仅能够实现动臂势能回收时动臂液压缸的合理控制，同时在液压蓄能器释放能量时也能够合理的控制好动臂缸伸出速度。液压变压器的二次利用降低了设备的生产成本，同时提升了动臂缸的稳定性在工程机械领域有很大的发展空间。

附图说明

下文结合原理图与具体的实现方法对本实用型型专利作进一步说明。

图1是超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统的基本原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型专利公开的超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统，包括中控计算机、液压泵1、电动机2、三位六通阀3、动臂液压缸4、液压变压器5、第一二位三通电磁阀6、第一压力传感器23、第一流量传感器24、液压蓄能器7、第一单向阀14、第二二位三通电磁阀9、二位四通电磁阀10、第二单向阀13、溢流阀16、17、第二压力传感器21、第二流量传感器22、第三压力传感器19、第三流量传感器18、第三单向阀11、油箱25、26、27、28、29第四单向阀8、梭阀32。

本发明中变量泵1入口接邮箱25，出口与梭阀32右端相连同时与溢流阀17相连，梭阀32的出口分别与单向阀14的入口相连，单向阀14出口分别与三位六通阀3与单向阀11相连，单向阀14装在变量泵出口的主要作用是防止系统压力冲击影响到泵的正常工作，同时主泵的出口与溢流阀17相连，溢流阀主要作用是防止泵的输出压力超过系统限定压力起到过载保护的作用。

本发明中系统中三位六通阀是中心的换向阀，三位六通阀3的A端口同时与动臂缸有杆腔和溢流阀15相连，溢流阀1的主要作用是保证有杆腔重的压力不要超过限定值；三位六通阀3的B端口同时与单向阀11和二位四通电磁阀相连，单向阀11的作用是当三位六通电磁阀3处在右位，此时动臂下放动臂无杆腔中的液压油流经第一二位三通电磁阀6、液压变压器5、二位四通电磁阀经过单向阀11流回动臂有杆腔，实现流量再生的功能。

本发明中动臂液压缸的无杆腔与第一二位三通电磁阀6 A口相连，第一二位三通电磁阀6 T端口与液压变压器5的液压马达输入口相连，第一二位三通电磁阀6 P端口同时与液压蓄能器7及单向阀8输出相连，液压变压器5的液压马达输出口与二位四通电磁阀B端口相连，液压变压器5的变量泵输出端口与第二二位三通电磁阀A端口相连，第二二位三通电磁阀的T端口则连接到梭阀32的左端口。

本发明中第三压力传感器19与第三流量传感器的主要作用是在储能过程中检测流向液压蓄能器液压油的压力跟流量，为控制动臂下放速度提供依据；第二压力传感器21与第二流量传感器22的主要作用是在蓄能器释放能量时检测液压马达出口的液压油状态，为蓄能器放能过程中控制动臂提升速度提供依据；压力传感器20与第一压力传感器23的主要作用是检测速阀两端的压差，为动臂提升过程中主泵1的排量大小提供控制信号。

以下对超大型液压挖掘机动臂下放时液压回路的具体动作及节能控制过程进行描述。

挖掘机刚启动开始工作时由于液压蓄能器7中没有储存能量，此时中控计算机发出指令控制主泵2在较大排量下工作，控制三位六通阀3处于左位，二位四通阀处于左位，第一二位三通电磁阀处于下位，第二二位三通电磁阀处于下位。主泵排出液压油流经第一单向阀14梭阀32，经过三位六通电磁阀3 P-B通道流向二位四通电磁阀10，在经过二位四通电磁阀P-A通道流向动臂无杆腔使动臂提升。此过程中主泵排量靠第一压力传感器23和第一流量传感器24控制，且第一压力传感器和第一流量传感器可测出主泵的输出功率。

当动臂下放时，计算机发出控制指令，控制第一二位三通电磁阀6处于上位，二位四通电磁阀10处于右位，第二二位三通电磁阀9处于上位，三位六通阀3处于右位。液压油从动臂液压缸无杆腔流出流经第一二位三通电磁阀6的A-T通道流向液压变压器的定量马达入口，然后流经二位四通电磁阀10的B-P通道流向三位六通电磁阀3与第三单向阀11的连接处，由于在流经三位六通电磁阀3的B-T通道之后会有单向阀12，单向阀12有背压所以液压油首先流向第三单向阀11，经过单向阀11之后液压油又流向三位六通电磁阀3，经过三位六通电磁阀3的P-A通道流回到动臂液压缸的有杆腔实现再生的节能作用，多余的液压油则通过三位六通电磁阀3的B-T流向单向阀12最终流回油箱。

动臂下降过程中液压油流经液压变压器5的定量马达部分时，驱动马达转动，带动变量泵，变量泵从邮箱中抽油，液压马达5变量泵排出的液压油流向第二二位三通电磁阀9，液压油经过第二二位三通电磁阀9的A-P通道储存到液压蓄能器7中，实现动臂势能的回收。在此过程中第三压力传感器19与第三流量传感器18将检测的数据传输给计算机，通过检测信号计算出液压变压器5中变量泵所需要的扭矩，进而得出液压马达的转速，由于液压马达用的是定量马达可算出经过液压马达的流量进而得出动臂的下降速度是否符合要求。

在动臂再次提升时，计算机发出指令，控制三位六通阀3处于左位，二位四通阀处于左位，第一二位三通电磁阀处于下位，第二二位三通电磁阀处于下位。压力传感器20与第一压力传感器23将检测信号送到计算机进行比较，经计算机处理得出蓄能器释放能量是否能够将动臂提升起来，如果可以则主泵不工作，如果蓄能器储存能量压力过低则计算机发出控制指令使主泵开始工作以保证动臂稳步提升。

Claims (6)

1. 一种超大型液压挖掘机动臂势能回收系统，包括计算机、液压泵(1)、电动机(2)、三位六通阀(3)、动臂液压缸(4)、液压变压器(5)、第一二位三通电磁阀(6)、第一压力传感器(23)、第一流量传感器(24)、液压蓄能器(7)、第一单向阀(14)、第二二位三通电磁阀(9)、二位四通电磁阀(10)、第二单向阀(13)、溢流阀(16、17)、第二压力传感器（21）、第二流量传感器（22）、第三压力传感器（19）、第三流量传感器（18）、第三单向阀（11）、油箱（25、26、27、28、29）第四单向阀（8）、梭阀（32）；

其特征是：液压泵（1）和梭阀（32）与溢流阀(17)相连，在梭阀（32）与液压泵(1)之间有第一压力传感器(23)与第二压力传感器（24），梭阀（32）的输出端口和第一单向阀(14)与第二单向阀(13)相连，第一单向阀(14)与三位六通电磁阀(3)相连，三位六通电磁阀(3)C输出口与第三单向阀（13）相连，第三单向阀（13）出口与油箱（31）相连，三位六通电磁阀(3)B输出口和第二单向阀(11)输入口与二位四通电磁阀(10)相连，三位六通阀电磁阀(3)A输出口和动臂有杆腔（4）与溢流阀（15）相连，二位四通电磁阀（10）A输出口和溢流阀（16）、动臂（4）无杆腔第一二位三通电磁阀（6）相连，二位四通电磁阀（10）B输出口与液压变压器（5）中液压马达输出口相连，在液压变压器（5）与二位四通阀（10）之间有第二压力传感器（21）及第二流量传感器（22），第一二位三通电磁阀（6）的T口与液压变压器（5）相连，第一二位三通电磁阀（6）P口和液压蓄能器（7）与第四单向阀（8）相连，第四单向阀（8）的输入端与第二二位三通电磁阀（9）相连，第二二位三通电磁阀（9）A口与液压变压器（5）泵组成部分的输出端口相连，第二二位三通电磁阀（9）与梭阀（32）相连；

电动机（2）与主泵（1）相连并启动主泵；

上述第一压力传感器（23）、第一流量传感器（24）、第二压力传感器（21）、第二流量传感器（22）、第三压力传感器（19）、第三流量传感器（18）将检测的数据传输到计算机进行分析处理，然后由计算机发出控制信号控制液压变压器（5）中的泵组件及主泵的变量头的倾斜角和三位六通电磁阀（3）、二位四通电磁阀（10）、第一二位三通电磁阀（6）、第二二位三通电磁阀（9）的开度。

2.根据权利要求1所述的超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统系统，其特征在于：液压泵(1)与梭阀(32)之间设有向计算机传输监测数据的第一压力传感器（23）和第一流量传感器（24）。

3. 根据权利要求1所述的超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统系统，其特征在于：第一二位三通电磁阀（6）与液压变压器（5）之间设有向计算机传输监测数据的第二压力传感器（21）和第二流量传感器（22）。

4. 根据权利要求1所述的超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统系统，其特征在于：第四单向阀（8）与液压蓄能器（7）之间设有向计算机传输监测数据的第三压力传感器（19），第四单向阀（8）与第二二位三通电磁阀（9）之间设有向计算机传输监测数据的第三流量传感器（11）。

5. 根据权利要求1所述的超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统系统，其特征在于：液压蓄能器（7）与第一二位三通电磁阀（6）之间设有连通油路。

6. 根据权利要求1所述的超大型液压挖掘机动臂势能回收液压系统系统，其特征在于：三位六通电磁阀（3）B出口端与第一单向阀（14）设有连通油路并在油路上加装第二单向阀（11）。