CN215630245U - 一种动臂势能回收装置及挖掘机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种动臂势能回收装置及挖掘机。动臂势能回收装置包括动臂油缸、主阀和发电机组，动臂油缸的无杆腔和有杆腔分别与主阀连通，发电机组包括发电单元和电能储放单元，电能储放单元和发电单元电连接，发电单元设置于动臂油缸的无杆腔和主阀连接的油路上，发电单元和液压油作用能够将势能和电能相互转化，电能储放单元用以存储和释放电能。当动臂下降时，液压油作用于发电机组以使发电机组能够将无杆腔内的液压油势能转化成电能；动臂上升时，电源储放单元为发电机组提供电能，带动发电机组搅动液压油对液压油增压，减轻主泵的输出功率，实现节能的目的。

Description

一种动臂势能回收装置及挖掘机

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种动臂势能回收装置及挖掘机。

背景技术

液压挖掘机中的动臂在下降的过程中，其势能会转化为热能损失掉，由于在挖掘的过程中其动臂需要频繁的上升下降，故这一部分损失的能量相对非常之多，大大降低了工程车辆的燃油经济性。

现有技术中提出了采用液压蓄能器对工程车辆液压能回收的方案，但是由于工程车辆运行工况复杂多变，容量及压力固定的液压能回收系统始终无法实现液压能量的充分回收。

因此，亟需一种动臂势能回收装置，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种动臂势能回收装置及挖掘机，能够在动臂下降时将动臂的动力势能转化成电能，在动臂上升时将动力势能转化成的电能再次转化成势能，实现势能回收和再次利用，从而实现节能的目的。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种动臂势能回收装置，包括动臂油缸、主阀和发电机组，所述动臂油缸的无杆腔和有杆腔分别与所述主阀连通，所述发电机组包括发电单元和电能储放单元，所述电能储放单元和所述发电单元电连接，所述发电单元设置于所述动臂油缸的无杆腔和所述主阀连接的油路上，所述发电单元和液压油作用能够将势能和电能相互转化，所述电能储放单元用以存储和释放电能。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述发电单元包括动力结构和电机，所述动力结构与所述电机的转轴连接，所述动力结构设置于所述动臂油缸的无杆腔和所述主阀连接的油路上。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述动力结构包括涡轮，所述涡轮设置于所述动臂油缸的无杆腔和所述主阀连接的油路上，所述涡轮与所述电机的转轴连接。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述发电单元还包括电机控制器，所述电机和所述电能储放单元通过所述电机控制器电连接。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述动臂势能回收装置还包括主控制器，所述主控制器与所述电机控制器通讯连接。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述主控制器与所述电能储放单元通讯连接。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述电能储放单元为充放电池。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述主阀为三位三通电磁阀。

作为上述动臂势能回收装置的一种优选技术方案，

所述动臂势能回收装置还包括油箱和主泵，所述主阀与所述主泵连通，所述主泵与所述油箱连通。

本实用新型还提供了一种挖掘机，包括如上所述的动臂势能回收装置。

本实用新型有益效果：

本实用新型中提供的发电机组包括发电单元和电能储放单元，发电单元和液压油作用能够将势能和电能相互转化，电源储放单元用以存储和释放电能，当动臂下降时，液压油作用于发电机组以使发电机组能够将无杆腔内的液压油势能转化成电能；动臂上升时，电源储放单元为发电机组提供电能，带动发电机组搅动液压油对液压油增压，减轻主泵的输出功率，实现节能的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的动臂势能回收装置的结构示意图。

图中：

1、动臂油缸；2、电能储放单元；3、电机控制器；4、主控制器；5、电机；6、动力结构；7、主阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例中提供了一种挖掘机，包括动臂势能回收装置。该挖掘机在动臂下降阶段能够将动臂下降的动力势能转换成电能，在动臂上升阶段能够将转换的电能再次转化成动力势能为液压油提供动力，从而减轻液压油路的输出功率，实现节能的目的。

如图1所示，该种动臂势能回收装置包括动臂油缸1、主阀7、主泵、油箱和发电机组，主泵为进入主阀7的液压油提供动力，油箱与主泵连通为主泵提供液压油。动臂油缸1的无杆腔和有杆腔分别与主阀7连通，发电机组包括发电单元和电能储放单元2，电能储放单元2和发电单元电连接，发电单元设置于动臂油缸1的无杆腔和主阀7连接的油路上，发电单元和液压油作用能够将势能和电能相互转化，发电单元用于被液压油推动发电或对液压油做功提高液压油的压力；电能储放单元2用以存储和释放电能。

优选地，在本实施例中，发电单元包括动力结构6和电机5，动力结构6和电机5的转轴连接，动力结构6设置于动臂油缸1的无杆腔和主阀7连接的油路上。其中动力结构6的选取可根据需要选择，但是动力结构6应保证能够被液压油推动转动，从而带动电机5的转轴转动，以便在液压油回流主阀7或液压油从主阀7进入到动臂油缸1的过程中实现能量的转化，同时动力结构6还应保证能够搅动液压油，提高液压油的油压。更为优选地，在本实施例中，动力结构6包括涡轮，涡轮设置于动臂油缸1的无杆腔和主阀7连接的油路上，涡轮与电机5的转轴连接。涡轮的叶片置于无杆腔和主阀7连接的油路上，叶片能够推动液压油或搅动液压油，实现能量转换的目的。

为了实现对发电单元的储能放能，在本实施例中发电单元还包括电机控制器3，电机5和电能储放单元2通过电机控制器3电连接，电机控制器3即为逆变器，以保证将电能与势能根据实际需要相互转换。

在本实施例中，动臂势能回收装置还包括主控制器4，主控制器4与电机控制器3通讯连接。主控制器4与电能储放单元2通讯连接，以获得电能储放单元2的电量，从而依据电量对主泵进行控制工作，用于调节主泵向有杆腔内输送液压油的输出功率。

操作手柄使动臂下降或上升，手柄会发送给主控制器4先导压力信号，使主控制器4根据先导压力信号控制电机控制器3工作。在动臂下降过程中，动臂下降速度过快会使动臂惯性大而产生颤震，主控制器4能够根据先导压力信号，控制电机控制器3对电机5的输出扭矩进行调节，可以控制涡轮对无杆腔油路节流程度，实现对动臂下降速度的微调。

优选地，本实施例中，电能储放单元2为充放电池。充放电池能够将电机5产生的电能存储，并根据需要释放电能为电机5驱动涡轮转动提供动力。优选地，在本实施例中，主阀7为三位三通电磁阀。本实施例中不限定具体动臂油缸1的有杆腔和无杆腔与主阀7的具体连接方式，具体连接以实际应用需要为准。

上述动臂势能回收装置的工作过程如下：

动臂下降阶段，高压液压油由动臂的无杆腔流经涡轮流回主阀7，高压液压油驱动涡轮带动电机5旋转发电，实现动臂势能向电能的转化，产生的电能储存于充放电池中。同时在动臂下降过程中，主控制器4根据手柄通讯传递的先导压力信号，控制电机控制器3对电机5的输出扭矩进行调节，可以控制涡轮对无杆腔油路节流程度，实现对动臂下降速度的微调。

动臂上升阶段，电机控制器3驱动电机5反向转动，将电能转换成液压油的压力能，实现对油路的增压，减轻主泵的输出功率，进一步实现节能的效果。

此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种动臂势能回收装置，其特征在于，包括动臂油缸(1)、主阀(7)和发电机组，所述动臂油缸(1)的无杆腔和有杆腔分别与所述主阀(7)连通，所述发电机组包括发电单元和电能储放单元(2)，所述电能储放单元(2)和所述发电单元电连接，所述发电单元设置于所述动臂油缸(1)的无杆腔和所述主阀(7)连接的油路上，所述发电单元和液压油作用能够将势能和电能相互转化，所述电能储放单元(2)用以存储和释放电能。

2.根据权利要求1所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述发电单元包括动力结构(6)和电机(5)，所述动力结构(6)与所述电机(5)的转轴连接，所述动力结构(6)设置于所述动臂油缸(1)的无杆腔和所述主阀(7)连接的油路上。

3.根据权利要求2所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述动力结构(6)包括涡轮，所述涡轮设置于所述动臂油缸(1)的无杆腔和所述主阀(7)连接的油路上，所述涡轮与所述电机(5)的转轴连接。

4.根据权利要求2所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述发电单元还包括电机控制器(3)，所述电机(5)和所述电能储放单元(2)通过所述电机控制器(3)电连接。

5.根据权利要求4所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述动臂势能回收装置还包括主控制器(4)，所述主控制器(4)与所述电机控制器(3)通讯连接。

6.根据权利要求5所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述主控制器(4)与所述电能储放单元(2)通讯连接。

7.根据权利要求1所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述电能储放单元(2)为充放电池。

8.根据权利要求1所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述主阀(7)为三位三通电磁阀。

9.根据权利要求1-8任一项所述的动臂势能回收装置，其特征在于，所述动臂势能回收装置还包括油箱和主泵，所述主阀(7)与所述主泵连通，所述主泵与所述油箱连通。

10.一种挖掘机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的动臂势能回收装置。

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