WO2016082321A1 - 起重机作业能量回收利用方法和系统、及起重机 - Google Patents

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胡小冬
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Abstract

公开了一种起重机作业能量回收利用方法和系统、及起重机。其中起重机作业能量回收利用方法包括:第一液压动力装置(2)将液压执行机构(101)产生的液压能转换为传动轴(102)的机械能;传动轴(102)带动第二液压动力装置(4)进行旋转,将传动轴(102)的机械能转换为第二液压动力装置(4)的机械能;第二液压动力装置(4)给蓄能器(5)充入压力油,将第二液压动力装置(4)的机械能转换成液压能储存起来。该方法可以有效地回收起重机起升和变幅作业重物下落过程的重力势能,并且可以将回收的能量再次用于卷扬和变幅的驱动,降低了起重作业的燃油消耗,节能减排。

Description

起重机作业能量回收利用方法和系统、及起重机 技术领域
本发明涉及工程机械领域,特别涉及一种起重机作业能量回收利用方法和系统、及起重机。
背景技术
起重机是一种重力作业机械,起重机的液压执行机构在下降或制动时会释放大量的能量,例如:现有起重机产品在卷扬和变幅下落过程中会产生大量的重物势能。
现有技术在卷扬和变幅下落过程中,通过控制平衡阀的节流口面积实现卷扬和变幅下落过程的速度调速,将重物下落过程产生的能量全部转化为热能,造成能量的浪费,同时会导致液压油温度升高,降低液压元件的可靠性。此外,为了降低油温升高,还需要增大散热器的功率,增加了设计成本。
发明内容
鉴于以上技术问题,本发明提供了一种起重机作业能量回收利用方法和系统、及起重机,通过回收利用液压执行机构在下降时释放的能量,实现了节能减排,并降低了系统的发热。
根据本发明的一个方面,提供一种起重机作业能量回收利用方法,包括:
第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能;
传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能;
第二液压动力装置给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括变幅油缸;
第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能的步骤包括:
变幅油缸将起重机起重臂变幅下落过程中产生的重力势能转换为液压能;
第一液压动力装置将变幅油缸产生的液压能转换为传动轴的机械能。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括卷扬马达;
第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能的步骤包括:
卷扬马达将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能;
第一液压动力装置将卷扬马达产生的液压能转换为传动轴的机械能。
在本发明的一个实施例中,在传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能的过程中,所述方法还包括:
实时获取第一液压动力装置输出给分动箱的负载扭矩Th,其中发动机和第二液压动力装置通过分动箱与第一液压动力装置连接;
获取第二液压动力装置的最大回收扭矩Tx max
判断Tx max是否小于Th
若Tx max小于Th,则将第二液压动力装置的排量调整到最大,使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Txmax,通过Tx和发动机制动力矩来共同平衡Th
若Tx max不小于Th,则通过调整第二液压动力装置的排量使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Th
在本发明的一个实施例中,所述方法还包括:
在起重机需要利用能量以驱动液压执行机构进行操作时,第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能;
主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括变幅油缸;
主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作的步骤包括:
主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动变幅油缸实现起重臂的变幅起升。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括卷扬马达;
主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作的步骤包括:
主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动卷扬马达实现重物的卷扬起升。
在本发明的一个实施例中,在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,所述方法还包括:
实时获取主泵输出的负载扭矩Td
获取第二液压动力装置可提供的最大驱动扭矩Txc max
判断Txc max是否小于Td
若Txc max小于Td,则将第二液压动力装置的排量调到最大,使得第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Txcmax,通过Txc和发动机驱动力矩来共同驱动主泵;
若Txc max不小于Td,则调整第二液压动力装置的排量,使第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Td
根据本发明的另一方面,提供一种起重机作业能量回收利用系统,包括:液压执行机构、第一液压动力装置、传动轴、第二液压动力装置和蓄能器,其中:
液压执行机构,用于产生液压能;
第一液压动力装置,用于将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能;
传动轴,用于带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能;
第二液压动力装置,用于通过给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来;
蓄能器,用于存储液压能。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括变幅油缸,其中:
变幅油缸,用于将起重机起重臂变幅下落过程中产生的重力势能转换为液压能;
第一液压动力装置具体用于将变幅油缸产生的液压能转换为传动轴的机械能。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括卷扬马达,其中:
卷扬马达,用于将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能;
第一液压动力装置具体用于将卷扬马达产生的液压能转换为传动轴的机械能。
在本发明的一个实施例中,发动机和第二液压动力装置通过分动箱与第一液压动力装置连接;
所述系统还包括第一力矩获取模块、第二力矩获取模块、第一识别模块和第二排量调节模块,其中:
第一力矩获取模块,用于在传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能的过程中,实时获取第一液压动力装置输出给分动箱的负载扭矩Th
第二力矩获取模块,用于在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,获取第二液压动力装 置的最大回收扭矩Tx max
第一识别模块,用于判断Tx max是否小于Th
第二排量调节模块,用于根据第一识别模块的判断结果,在Tx max小于Th时,将第二液压动力装置的排量调整到最大,使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Txmax,通过Tx和发动机制动力矩来共同平衡Th;在Tx max不小于Th时,通过调整第二液压动力装置的排量使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Th
在本发明的一个实施例中,所述系统还包括主泵,其中:
蓄能器还用于在起重机需要利用能量以驱动液压执行机构进行操作时,释放存储的液压能;
第二液压动力装置还用于将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能;
主泵,用于将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括变幅油缸,其中:
主泵具体用于将传动轴的机械能转换为液压能,并将液压能提供给变幅油缸;
变幅油缸,用于利用主泵提供的液压能实现起重臂的变幅起升。
在本发明的一个实施例中,液压执行机构包括卷扬马达,其中:
主泵具体用于将传动轴的机械能转换为液压能,并将液压能提供给卷扬马达;
卷扬马达,用于利用主泵提供的液压能实现重物的卷扬起升。
在本发明的一个实施例中,所述系统还包括第三力矩获取模块、第四力矩获取模块、第二识别模块,其中:
第三力矩获取模块,用于在第二液压动力装置将蓄能器释放 的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,实时获取主泵输出的负载扭矩Td
第四力矩获取模块,用于在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,获取第二液压动力装置可提供的最大驱动扭矩Txc max
第二识别模块,用于判断Txc max是否小于Td
第二排量调节模块还用于根据第二识别模块的判断结果,在Txc max小于Td时,将第二液压动力装置的排量调到最大,使得第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Txcmax,通过Txc和发动机驱动力矩来共同驱动主泵;在Txc max不小于Td时,调整第二液压动力装置的排量,使第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Td
根据本发明的另一方面,提供一种起重机,包括上述任一实施例所述的起重机作业能量回收利用系统。
本发明可以有效地回收起重机起升和变幅作业重物下落过程的重力势能,并且可以将回收的能量再次用于卷扬和变幅的驱动,降低了起重作业的燃油消耗,节能减排;同时重物下落过程中,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前平衡阀调速的方式,即采用容积调速取代节流调速,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明起重机作业能量回收利用系统一个实施例的示意图。
图2为本发明起重机作业能量回收利用系统第一具体实施例的示意图。
图3为本发明起重机作业能量回收利用系统另一实施例的示意图。
图4为本发明起重机作业能量回收利用系统又一实施例的示意图。
图5为本发明起重机作业能量回收利用系统第二具体实施例的示意图。
图6为本发明起重机作业能量回收利用系统第三具体实施例的示意图。
图7为本发明起重机作业能量回收利用方法第一实施例的示意图。
图8为本发明起重机作业能量回收利用方法第二实施例的示意图。
图9为本发明起重机作业能量回收利用方法第三实施例的示意图。
图10为本发明起重机作业能量回收利用方法第四实施例的示意图。
图11为本发明一个实施例中第二液压动力装置回收扭矩调整方法的示意图。
图12为本发明起重机作业能量回收利用方法第五实施例的示意图。
图13为本发明一个实施例中第二液压动力装置驱动扭矩调整方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明 一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到: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讨论。
图1为本发明起重机作业能量回收利用系统一个实施例的示意图。如图1所示,所示起重机作业能量回收利用系统包括:液压执行机构101、第一液压动力装置2、传动轴102、第二液压动力装置4和蓄能器5,其中:
第一液压动力装置2和第二液压动力装置4之间通过传动轴102连接。
液压执行机构101,用于产生液压能。
优选的,液压执行机构101包括液压马达和/或液压油缸,其中,液压马达在重物下降时会产生液压能,液压油缸在下降时会产生液压能。
第一液压动力装置2,用于将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能。
传动轴102,用于带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能。
第二液压动力装置4,用于通过给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来。
蓄能器5,用于存储液压能。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用系统,通过回收利用液压执行机构在下降时释放的能量,实现了节能减排,并降低了系统的发热。
下面通过三个具体实施例对本发明起重机作业能量回收利用系统进行进一步介绍。
第一具体实施例:
图2为本发明起重机作业能量回收利用系统第一具体实施例的示意图。在图2所示实施例中,图1中所述的液压执行机构101具体为变幅油缸。
如图2所示,起重机作业能量回收利用系统包括变幅油缸1、第一液压动力装置2、分动箱3、第二液压动力装置4和蓄能器5、变幅平衡阀10、第一主换向阀9、主泵6和发动机7,其中:
主泵6的出油口与第一主换向阀9的第一工作油口P连通,第一主换向阀9的第二工作油口A与变幅平衡阀10的第一工作油口C连通,变幅平衡阀10的第二工作油口D与变幅油缸1的无杆腔连通。
变幅平衡阀10的第一工作油口C与第一液压动力装置2的进油口连通,第一液压动力装置2与主泵6通过传动轴同轴连接,分动箱3连接在发动机7到主泵6的输出轴上,发动机7通过分动箱3与第二液压动力装置4并联,第二液压动力装置4与蓄能器5连 通。
变幅油缸1,用于将起重机起重臂变幅下落过程中产生的重力势能转换为液压能。
第一液压动力装置2,用于将变幅油缸产生的液压能转换为传动轴的机械能。
分动箱3,用于通过传动轴的机械能带动第二液压动力装置进行旋转。
第二液压动力装置4,用于通过给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来。
蓄能器5,用于存储液压能。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用系统,可以有效地回收起重机变幅作业吊重和起重臂下降过程的能量,然后加以再利用,降低了起重作业燃油消耗,节能减排。本发明在变幅下降过程中,采用给蓄能器充入压力油的方式调节变幅下降速度,取代了目前的采用平衡阀调速的方式,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
在本发明的一个实施例中,分动箱3可以是齿轮组。
在本发明的一个实施例中,第一液压动力装置2包括第一变量泵和第一泵马达;第二液压动力装置4包括第二变量泵和第二泵马达。
在本发明的一个实施例中,如图2所示,所述的系统还包括先导油源、第一换向阀11、第二换向阀13、第一插装阀12和梭阀14,其中:
先导油源的出油口与第一换向阀11的第一工作油口H连通,第一换向阀11的第二工作油口F与变幅平衡阀的控制油口连通。
第二换向阀13的第一进油口K与梭阀14的出油口连通,梭阀14的第一进油口N、第二进油口M分别与第一插装阀12的第一工作油口R和出油口S连通。
如图2所示,在变幅下落过程中,电磁铁1Y、4Y通电,变幅油缸1与第一液压动力装置2组成泵控缸回路,第一主换向阀9处于中位,主换向阀的第一工作油口P和第二工作油口A不导通。
电磁铁4Y得电,第一换向阀11处于下位,第一换向阀11的第一工作油口H和第二工作油口F导通,使得先导油源流入变幅平衡阀10的先导油口E,从而使的变幅平衡阀10反向导通,变幅油缸1无杆腔的压力油通过变幅平衡阀10流向第一插装阀的第一工作油口R。
电磁铁1Y通电,则第二换向阀13处于左位,插装阀12的控制油口U无压力油,由此第一插装阀12将会打开,第一插装阀12的第一工作油口R与变幅平衡阀10的第一工作油口C连通。由此,第一液压动力装置2和变幅油缸1形成通路,以回收起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能。
变幅油缸1产生的液压能,推动第一液压动力装置2进行旋转,第一液压动力装置2将变幅油缸1产生的液压能将转换为传动轴的机械能。
传动轴的机械能带动主泵6、分动箱3、第二液压动力装置4进行旋转,从而使传动轴的机械能转换成第二液压动力装置4的旋转动能。
第二液压动力装置4将会旋转,从而将液压油充入蓄能器5中,即完成机械能到液压能的转换,最终实现变幅能量的回收。
蓄能器5,用于存储液压能。
在本发明的上述实施例中,针对变幅系统进行能量的回收,主要采用的是平衡阀进行变幅油缸的锁止。
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代变幅平衡阀对油缸进行锁止,同样可以达到变幅能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代第一插装阀对第一液压动力装置进行锁止,同样可以达到变幅能量回收和再利用 的效果。
在本发明的一个实施例中,在变幅下落时,第一插装阀12的第一工作油口R可以与变幅平衡阀10的第二工作油口D连通,即,第一插装阀的第一工作油口R可以连接到平衡阀与变幅油缸无杆腔之间的油路。如此,同样可以达到变幅能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,所述系统还包括第一排量调节模块,其中:
第一排量调节模块,用于在起重臂整个变幅下落过程中,调整第一液压动力装置2的排量,以控制起重臂的变幅下降速度,从而防止变幅快速下落。
本发明的上述实施例中,在重物下降过程,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前平衡阀调速的方式,即采用容积调速取代节流调速,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
在本发明的一个实施例中,起重机工作过程中,起重机控制器根据起重机操纵手柄的角度,输出电流信号控制第一液压动力装置2的排量,进而控制变幅下降速度,进而计算出第一液压动力装置2输出给分动箱轴的扭矩也就是可回收的能量扭矩Th
在本发明的一个实施例中,所述系统还可以包括如图3所示的第一力矩获取模块201、第二力矩获取模块202、第一识别模块203、第二排量调节模块204、以及如图2所示的第一开关17和第二开关18,其中:
第一力矩获取模块201与图2中的第一液压动力装置2连接,第二力矩获取装置202与第二液压动力装置4连接。
如图2所示,第一开关17设置在第二液压动力装置4与分动箱3之间,第二开关设置在发动机7与分动箱3之间。
第一力矩获取模块201,用于在起重臂变幅下落过程中,实时获取第一液压动力装置2输出给分动箱3的负载扭矩Th
在本发明的一个实施例中,第一力矩获取模块201可以通过获取第一液压动力装置2的排量以及第一压力传感器82的测量值来获取所述负载扭矩Th
第二力矩获取模块202,用于获取第二液压动力装置4的最大回收扭矩Tx max
在本发明的一个实施例中,第二力矩获取模块202可以通过获取第二液压动力装置4的最大排量、以及第二压力传感器81检测的蓄能器的压力来获取所述最大回收扭矩Tx max
第一识别模块203,用于判断Tx max是否小于Th
第二排量调节模块204,用于根据第一识别模块203的判断结果,在Tx max小于Th时,将第二液压动力装置4的排量调整到最大,使得第二液压动力装置4的回收扭矩Tx=Txmax,并触发第一开关17和第二开关18闭合,通过Tx和发动机7的制动力矩来共同平衡Th。即,第二液压动力装置4只能部分回收第一液压动力装置2的机械能(即部分回收变幅机构的变幅能量)。
在本发明的一个实施例中,第二排量调节模块204还用于根据第一识别模块203的判断结果,在Tx max不小于Th时,通过调整第二液压动力装置4的排量使得第二液压动力装置4的回收扭矩Tx=Th,同时触发第一开关闭合、第二开关断开,完全依靠通过Tx来平衡Th。即,第二液压动力装置4可以全部回收第一液压动力装置2的机械能(即全部回收变幅机构的变幅能量)。
本发明的上述实施例可以通过调整第二液压动力装置的排量,调整第二液压动力装置的回收扭矩,从而最大限度地回收变幅机构的变幅能量,从而更好地实现节能减排、降低系统发热量的目的。
在本发明的一个实施例中,第一开关17和第二开关18均可以采用离合器。
在本发明的一个实施例中,如图2所示,所述系统还包括第一压力传感器81,其中:
第一压力传感器81与蓄能器5连接,用于检测蓄能器5的压力;
第一开关17还用于在第一压力传感器81检测的压力达到预定最大工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连接,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
本发明上述实施例中,随着起升重物下落,能量回收的进行,蓄能器的压力不断增大,当蓄能器的压力达到蓄能器设定的最大工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连接,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
在本发明的一个实施例中,如图2所示,所述系统还包括第三换向阀15和第二插装阀16,其中:
第三换向阀15的第一工作油口X与回油回路连通,第二工作油口Y与第二插装阀16的控制油口U1连通,第三工作油口Z与蓄能器5连通。
第二插装阀16的第一工作油口V与蓄能器5连通,第二工作油口W与第二液压动力装置4连通。
起重机起重臂变幅下落的过程中,电磁铁3Y得电,第三换向阀15处于左位,第二插装阀16的控制油口U1无压力油,第二插装阀16的第一工作油口V和第二工作油口W导通,蓄能器5与第二液压动力装置4连通,实现变幅能量的回收。
在第一压力传感器81检测的压力达到预定最大工作压力时,电磁铁3Y断电,第三换向阀15处于右位,第二插装阀16的控制油口U1有压力油,第二插装阀16的第一工作油口V和第二工作油口W断开,蓄能器5与第二液压动力装置4断开,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代第二插装阀16对储能器进行锁止,同样可以达到变幅能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,如图2所示,所述系统还包括与蓄能器5连通的溢流阀19,其中:
溢流阀19,用于第一压力传感器81检测的压力达到预定最大工作压力时(即,在当蓄能器充满时),打开,使得蓄能器保持恒定的压力,能量回收停止。
在本发明的一个实施例中,蓄能器5还用于在起重机进行上车操作且蓄能器有剩余能量时,释放存储的液压能,为起重机的液压执行机构提供驱动力。
在本发明的一个实施例中,所述液压执行机构可以包括变幅油缸、卷扬马达、回转马达等液压执行机构中的至少一个。
在本发明的一个实施例中,在起重臂的变幅起升时,电磁铁3Y、5Y通电,通过主泵与变幅油缸组成的开式泵控缸回路,实现对变幅系统的驱动。
具体而言,电磁铁3Y得电,第三换向阀15处于左位,第二插装阀16的控制油口U1无压力油,第二插装阀16的第一工作油口V和第二工作油口W导通,蓄能器5与第二液压动力装置4连通,蓄能器5中高压油通过第二插装阀16驱动第二液压动力装置4进行旋转。
第二液压动力装置4通过第一开关1带动分动箱进行旋转,从而将机械能传递至传动轴,与发动机一起给传动轴提供驱动力,从而实现存储的液压能的再利用。
电磁铁5Y得电,第一主换向阀9处于左位,主换向阀的主换向阀的第一工作油口P和第二工作油口A导通。主泵6还用于将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动变幅油缸1实现起重臂的变幅起升。此时变幅油缸的起升,可通过主泵或变量泵/马达进行提供液压油。
在本发明的一个实施例中,所述系统还包括第三排量调节模块,其中:
第三排量调节模块,用于在起重臂变幅起升过程中,调整主泵6的排量,以控制变幅起升速度。
在本发明的一个实施例中,起重机工作过程中,起重机控制器根据起重机操纵手柄的角度,输出电流信号控制主泵的排量,进而控制变幅起的速度,进而获取主泵的输出力矩Td
在本发明的一个实施例中,所述系统还可以包括如图4所示的第三力矩获取模块301、第四力矩获取模块302、第二识别模块303,其中:
第三力矩获取装置301与主泵连通,第四力矩获取装置302与第二液压动力装置连通;第二识别模块303分别与第三力矩获取模块和第四力矩获取模块连通。
第三力矩获取模块301,用于在起重臂变幅起升过程中,实时获取主泵6输出的负载扭矩Td
在本发明的一个实施例中,第三力矩获取模块301可以通过获取主泵6的排量以及第三压力传感器83的测量值来获取所述主泵6输出的负载扭矩Td
第四力矩获取模块302,用于获取第二液压动力装置4可提供的最大驱动扭矩Txc max
在本发明的一个实施例中,第二力矩获取模块202可以通过获取第二液压动力装置4的最大排量、以及第二压力传感器81检测的蓄能器的压力来获取所述最大驱动扭矩Txc max
第二识别模块303,用于判断Txc max是否小于Td
第二排量调节模块204还用于根据第二识别模块303的判断结果,在Txc max小于Td时,将第二液压动力装置4的排量调到最大,使得第二液压动力装置4提供的驱动扭矩Txc=Txcmax;同时触发第一开关和第二开关闭合,通过第二液压动力装置4的驱动扭矩Txc和发动机7的驱动力矩来共同驱动主泵6。
本发明的上述实施例可以通过调整第二液压动力装置的排量,调整第二液压动力装置的驱动扭矩,从而最大限度地利用蓄能器存储的能量,从而更好地实现节能减排、降低系统发热量的目的。
在本发明的一个实施例中,第二排量调节模块204还用于根据第二识别模块303的判断结果,在Txc max不小于Td时,调整第二液压动力装置4的排量使第二液压动力装置4提供的驱动扭矩Txc=Td;同时触发第一开关17闭合、第二开关18断开。即,完全依靠第二液压动力装置来驱动主泵。
在本发明的一个实施例中,第一开关17还用于在第一压力传感器81检测的压力达到预定最低工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连通,同时闭合第二开关,完全依靠发动机7驱动主泵6。
在本发明的一个实施例中,随着起升重物上升,蓄能器中的高压油液被放出,蓄能器的压力不断减小,当蓄能器的压力高于蓄能器充气压力的某一设定值时,将第二液压动力装置的排量控制信号置零,电磁铁3Y断电,第二插装阀16断开,第一开关17断开,完全依靠发动机提供动力。
在本发明图2所述的实施例中,变幅油缸1与第一液压动力装置2组成开式泵控缸回路,以将起重机起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能转换为第一液压动力装置2的机械能。
在本发明的一个实施例中,变幅油缸1与第一液压动力装置2也可以组成闭式泵控缸回路,以将起重机起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能转换为第一液压动力装置2的机械能。
本发明第二具体实施例所述的起重机作业能量回收利用系统是一种起重机变幅能量回收利用系统。
第二具体实施例
图5为本发明起重机作业能量回收利用系统第二具体实施例的示意图。在图5所示实施例中,图1中所述的液压执行机构101具体为卷扬马达。
如图5所示,所述起重机作业能量回收利用系统包括卷扬马 达21、第一液压动力装置2、分动箱3、第二液压动力装置4和蓄能器5、平衡阀30、第二主换向阀32、主泵6和发动机7,其中:
主泵6的出油口与第二主换向阀32的进油口连通,第二主换向阀32的第一工作油口与平衡阀30的第一工作油口连通,平衡阀30的第二工作油口与卷扬马达21的起口连通。
平衡阀30的第二工作油口与第一液压动力装置2的进油口连通,第一液压动力装置2与主泵6同轴连接,分动箱3连接在发动机7到主泵6的输出轴上,发动机7通过分动箱3与第二液压动力装置4并联,第二液压动力装置4与蓄能器5连通。
卷扬马达21与第一液压动力装置2组成闭式泵控马达回路,用于将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能。
第一液压动力装置2(一级二次元件),用于将卷扬马达产生的液压能转换为传动轴的机械能。
分动箱3,用于通过传动轴的机械能带动第二液压动力装置进行旋转。
第二液压动力装置4(二级二次元件),用于通过给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来。
蓄能器5,用于存储液压能。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用系统,在起升系统重物下降过程,将卷扬马达与第一液压动力装置组成闭式泵控系统,第一液压动力装置再带动第二液压动力装置给蓄能器充入压力油,回收重物下降过程的能量,从而可以有效地回收起重机起升作业重物下降过程的能量,然后加以再利用,降低了起重作业燃油消耗,节能减排。
在本发明的一个实施例中,第一液压动力装置2包括第一变 量泵和第一泵马达;第二液压动力装置4包括第二变量泵和第二泵马达。
在本发明的一个实施例中,如图5所示,所述的系统还包括换向阀31、换向阀26、插装阀25、梭阀27、换向阀23、插装阀22、梭阀24、插装阀29和换向阀28,其中:
如图5所示,吊重下落过程种,电磁铁11Y、10Y、8Y、9Y通电,第一液压动力装置2和卷扬马达21形成通路,以回收卷扬的势能。卷扬的势能会通过卷筒、卷扬减速机、卷扬马达形成液压能,卷扬马达21与第一液压动力装置2组成闭式泵控马达回路,将重物的势能转换成机械能。重物产生的力矩带动第一液压动力装置回转,机械能再带动第二液压动力装置4(二级二次元件变量泵/马达)给蓄能器充入压力油,将机械能转换成液压能储存起来。
具体而言:
电磁铁11Y得电,则换向阀26处于左位,插装阀25的控制油口与油缸连通,即控制油口无压力油,由此插装阀25将会打开。
电磁铁10Y得电,则换向阀23处于左位,插装阀22的控制油口与油缸连通,即控制油口无压力油,由此插装阀22将会打开。
电磁铁8Y得电,则换向阀31处于下位,使得平衡阀30的先导油口与油缸连通,即先导油口无压力油,保持平衡阀30处于关闭状态,保证重物势能不从平衡阀节流损失掉,而是能够通过第一液压动力装置2进行回收。
电磁铁9Y得电,则换向阀28处于右位,插装阀29的控制油口与第一液压动力装置2的回油回路连通,即控制油口有压力油,插装阀29断开,从而保证第一液压动力装置2的回油能够及时补充到卷扬马达的低压腔(落口)。
此时电磁阀7Y和6Y不得电,主换向阀处于中位状态,主泵处于低压溢流状态,主油路不参与能量回收。
由此,电磁铁11Y、10Y、8Y、9Y通电时,第一液压动力装置2和卷扬马达21形成闭式泵控马达回路,将重物的势能转换成机械能。
吊重下落过程种,卷扬的势能会通过卷筒、卷扬减速机、卷扬马达形成液压能,卷扬马达21产生的液压能,推动第一液压动力装置2进行旋转,第一液压动力装置2将卷扬马达21产生的液压能将转换为传动轴的机械能。
传动轴的机械能带动主泵6、分动箱3、第二液压动力装置4进行旋转,从而使传动轴的机械能转换成第二液压动力装置4的旋转动能。
第二液压动力装置4将会旋转,从而将液压油充入蓄能器5中,即完成机械能到液压能的转换,最终实现卷扬能量的回收。
在本发明的上述实施例中,针对卷扬马达进行能量的回收,主要采用的是平衡阀进行卷扬马达的锁止。
在本发明的一个实施例中,在不进行能量回收时,第一液压动力装置2可以用于回转马达的驱动。
在本发明的一个实施例中,卷扬下落时,卷扬马达落口液压油除了第一液压动力装置的第二变量泵可提供补油之外,也可以通过额外设置的补油泵进行供油。
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代平衡阀对卷扬马达进行锁止,同样可以达到卷扬能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代插装阀22、插装阀25对第一液压动力装置进行锁止,同样可以达到卷扬能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代插装阀29对主换向阀进行锁止,同样可以达到卷扬能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,所述系统还包括第一排量调节模 块,其中:
第一排量调节模块,用于在吊重下落过程中,调整第一液压动力装置2的排量,以控制重物下降速度,从而防止重物快速下落。
本发明的上述实施例,在重物下降过程,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前的采用平衡阀调速的方式,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
在本发明的一个实施例中,起重机工作过程中,起重机控制器根据起重机操纵手柄的角度,输出电流信号控制第一液压动力装置2的排量,进而控制重物下降速度,进而计算出第一液压动力装置2输出给分动箱轴的扭矩也就是可回收的能量扭矩Th
图5所示的实施例的系统还可以包括第一开关17、第二开关18,以及如图3所示的第一力矩获取模块201、第二力矩获取模块202、第一识别模块203、第二排量调节模块204,其中:
第一力矩获取模块201与图5中的第一液压动力装置2连接,第二力矩获取装置202与第二液压动力装置4连接。
如图5所示,第一开关17设置在第二液压动力装置4与分动箱3之间,第二开关设置在发动机7与分动箱3之间。
第一力矩获取模块201,用于在吊重下落过程中,实时获取第一液压动力装置2输出给分动箱3的负载扭矩Th
在本发明的一个实施例中,第一力矩获取模块201可以通过获取第一液压动力装置2的排量以及第一压力传感器82的测量值来获取所述负载扭矩Th
第二力矩获取模块202,用于获取第二液压动力装置4的最大回收扭矩Tx max
在本发明的一个实施例中,第二力矩获取模块202可以通过获取第二液压动力装置4的最大排量、以及第二压力传感器81 检测的蓄能器的压力来获取所述最大回收扭矩Tx max
第一识别模块203,用于判断Tx max是否小于Th
第二排量调节模块204,用于根据第一识别模块203的判断结果,在Tx max小于Th时,将第二液压动力装置4的排量调整到最大,使得第二液压动力装置4的回收扭矩Tx=Txmax,并触发第一开关17和第二开关18闭合,通过Tx和发动机7的制动力矩来共同平衡Th。即,第二液压动力装置4只能部分回收第一液压动力装置2的机械能(即部分回收卷扬机构的卷扬能量)。
在本发明的一个实施例中,第二排量调节模块204还用于根据第一识别模块203的判断结果,在Tx max不小于Th时,通过调整第二液压动力装置4的排量使得第二液压动力装置4的回收扭矩Tx=Th,同时触发第一开关闭合、第二开关断开,完全依靠通过Tx来平衡Th。即,第二液压动力装置4可以全部回收第一液压动力装置2的机械能(即全部回收卷扬机构的卷扬能量)。
本发明的上述实施例可以通过调整第二液压动力装置的排量,调整第二液压动力装置的回收扭矩,从而最大限度地回收卷扬机构的卷扬能量,从而更好地实现节能减排、降低系统发热量的目的。
在本发明的一个实施例中,第一开关17和第二开关18均可以采用离合器。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,所述系统还包括第一压力传感器81,其中:
第一压力传感器81与蓄能器5连接,用于检测蓄能器5的压力;
第一开关17还用于在第一压力传感器81检测的压力达到预定最大工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连接,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
本发明上述实施例中,随着吊重下落,能量回收的进行,蓄 能器的压力不断增大,当蓄能器的压力达到蓄能器设定的最大工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连接,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
在本发明的一个实施例中,如图5所示,所述系统还包括换向阀15和插装阀16,其中:
起重机吊重下落的过程中,电磁铁3Y得电,第五换向阀15处于左位,插装阀16的控制油口无压力油,第四插装阀16闭合,蓄能器5与第二液压动力装置4连通,实现卷扬能量的回收。
在第一压力传感器81检测的压力达到预定最大工作压力时,电磁铁3Y断电,换向阀15处于右位,插装阀16的控制油口U1有压力油,插装阀29断开,蓄能器5与第二液压动力装置4断开,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
在本发明的一个实施例中,可以采用开关阀替代插装阀16对储能器进行锁止,同样可以达到卷扬能量回收和再利用的效果。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,所述系统还包括与蓄能器5连通的溢流阀19,其中:
溢流阀19,用于第一压力传感器81检测的压力达到预定最大工作压力时(即,在当蓄能器充满时),打开,使得蓄能器保持恒定的压力,能量回收停止。
在本发明的一个实施例中,蓄能器5还用于在起重机进行上车操作且检测有可利用能量时,释放存储的液压能,为起重机的液压执行机构提供驱动力。
在本发明的一个实施例中,所述液压执行机构可以包括变幅油缸、卷扬马达、回转马达等液压执行机构中的至少一个。
在本发明的一个实施例中,如图5所示,第一液压动力装置还用于在起重机吊重下落时,断开与卷扬马达的连接(插装阀12断开),不进行能量回收;主泵还用于在第一液压动力装置与卷扬马达的连接断开时,与卷扬马达落口连接(主换向阀处于右位, 插装阀29导通,平衡阀反向导通),与卷扬马达组成开式回路,系统实现开式下落。
在本发明的一个实施例中,如图5所示,在起重臂的吊重起升时,电磁铁7Y通电,通过主泵与卷扬马达组成开式泵控马达回路,实现对卷扬系统的驱动。
具体而言:
电磁铁7Y得电,第二主换向阀32处于左位,电磁铁8Y不得电,平衡阀正向导通,主泵出油口与卷扬马达起口连通。主泵6用于将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动卷扬马达21实现吊重起升。此时卷扬马达的起升,可通过主泵提供液压油。
在蓄能器检测有可利用能量时,第二液压动力装置4通过第一开关17带动分动箱进行旋转,从而将机械能传递至传动轴,与发动机一起给传动轴提供驱动力,从而实现存储的液压能的再利用。
本发明上述实施例中,在起升系统重物下降过程中,将卷扬马达与第一液压动力装置组成闭式泵控马达系统,第一液压动力装置再带动第二液压动力装置给蓄能器充入压力油,回收重物下降过程的能量。回收的能量能够重新被释放,用于驱动传动轴旋转,和发动机一起给主系统提供驱动力。
本发明作业能量回收利用系统不仅可以用于开式泵控系统的起重机,还可以用于负载敏感泵阀控系统和闭式泵控系统的起重机。
在本发明的一个实施例中,所述系统还包括第三排量调节模块,其中:
第三排量调节模块,用于在吊重起升过程中,调整主泵6的排量,以控制吊重起升速度。
在本发明的一个实施例中,起重机工作过程中,起重机控制器根据起重机操纵手柄的角度,输出电流信号控制主泵的排量, 进而控制吊重起升的速度,进而获取主泵的输出力矩Td
在本发明的图5所述的实施例中,所述系统还可以包括如图4所示的第三力矩获取模块301、第四力矩获取模块302、第二识别模块303,其中:
第三力矩获取装置301与主泵连通,第四力矩获取装置302与第二液压动力装置连通;第二识别模块303分别与第三力矩获取模块和第四力矩获取模块连通。
第三力矩获取模块301,用于在吊重起升过程中,实时获取主泵6输出的负载扭矩Td
在本发明的一个实施例中,第三力矩获取模块301可以通过获取主泵6的排量以及第三压力传感器83的测量值来获取所述主泵6输出的负载扭矩Td
第四力矩获取模块302,用于获取第二液压动力装置4可提供的最大驱动扭矩Txc max
在本发明的一个实施例中,第二力矩获取模块202可以通过获取第二液压动力装置4的最大排量、以及第二压力传感器81检测的蓄能器的压力来获取所述最大驱动扭矩Txc max
第二识别模块303,用于判断Txc max是否小于Td
第二排量调节模块204还用于根据第二识别模块303的判断结果,在Txc max小于Td时,将第二液压动力装置4的排量调到最大,使得第二液压动力装置4提供的驱动扭矩Txc=Txcmax;同时触发第一开关和第二开关闭合,通过第二液压动力装置4的驱动扭矩Txc和发动机7的驱动力矩来共同驱动主泵6。
在本发明的一个实施例中,第二排量调节模块204还用于根据第二识别模块303的判断结果,在Txc max不小于Td时,调整第二液压动力装置4的排量使第二液压动力装置4提供的驱动扭矩Txc=Td;同时触发第一开关闭合、第二开关断开。即,完全依靠第二液压动力装置来驱动主泵。
本发明的上述实施例可以通过调整第二液压动力装置的排量,调整第二液压动力装置的驱动扭矩,从而最大限度地利用蓄能器存储的能量,从而更好地实现节能减排、降低系统发热量的目的。
在本发明的一个实施例中,第一开关还用于在第一压力传感器81检测的压力达到预定最低工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连通,同时闭合第二开关,完全依靠发动机7驱动主泵6。
在本发明的一个实施例中,随着起升重物上升,蓄能器中的高压油液被放出,蓄能器的压力不断减小,当蓄能器的压力降低至设定最低允许压力值时,将第二液压动力装置的排量控制信号置零,电磁铁3Y断电,第四插装阀16断开,第一开关17断开,完全依靠发动机提供动力。
在本发明图5所述的实施例中,第一液压动力装置2和卷扬马达21形成闭式泵控马达回路将卷扬下落过程中重物的势能转换成机械能。
在本发明的一个实施例中,第一液压动力装置2和卷扬马达21也可以构成开式泵控马达回路将重物的势能转换成机械能,同样可以实现卷扬能量的回收。
本发明第二具体实施例所述的起重机作业能量回收利用系统是一种起重机卷扬(马达)能量回收利用系统。
第三具体实施例
图6为本发明起重机作业能量回收利用系统第三具体实施例的示意图。在图6所示实施例中,图1中所述的液压执行机构101具体包括卷扬马达和变幅油缸,以实现起重机卷扬能量和/或变幅能量的回收利用。
如图6所示的起重机作业能量回收利用系统的结构是图2所示的起重机变幅油缸能量回收利用系统、以及图5所示的起重机卷扬 马达能量回收利用系统的结合。即,图6所示的起重机作业能量回收利用系统包括起重机变幅油缸能量回收利用子系统以及起重机卷扬马达能量回收利用子系统。
图5的起重机卷扬马达能量回收利用系统和图6所示的起重机卷扬马达能量回收利用子系统,由开式系统(主泵6和卷扬马达21组成的开式泵控马达回路)和闭式系统(第一液压动力机构2和卷扬马达21组成的闭式泵控马达能量回收回路)并联构成,卷扬起升时,采用开式系统进行驱动;重物下落时,如果符合能量回收条件,则采用闭式系统进行能量回收,如果不满足条件,则仍采用开式系统进行重物下放的控制。
图2的起重机变幅油缸能量回收利用系统和图6所示的起重机变幅油缸能量回收利用子系统,由开式系统(主泵6和变幅油缸1组成的开式泵控油缸回路)和泵控油缸调速系统(第一液压动力机构2和变幅油缸1组成的开式泵控油缸能量回收回路)并联构成,变幅起操作时,采用开式系统进行驱动,由主泵进行供油;变幅落时,如果符合能量回收条件,则采用泵控油缸调速系统进行能量回收,如果不满足条件,则仍采用开式系统进行重物下放的控制。
具体而言,图6所示实施例的起重机作业能量回收利用系统在图5所示实施例的基础上,增加了变幅油缸能量回收利用组件,其中所述变幅油缸能量回收利用组件包括变幅油缸1、变幅平衡阀10、第三主换向阀33、先导油源、第一换向阀11、第二换向阀13、第一插装阀12和梭阀14、插装阀34和换向阀35。
图6所示的变幅油缸能量回收利用组件与图2所示的变幅油缸能量回收利用组件的差别仅在于:将第一主换向阀9替换为第三主换向阀33,并增加了插装阀34和换向阀35。
具体而言,第三主换向阀33与第一主换向阀9功能一致,均可实现变幅起升和下落的切换。在第一液压动机装置2的出油口增加插装阀34和换向阀35,用于控制开式泵控油缸能量回收回路的通 断,以便于开式泵控油缸能量回收回路与闭式泵控马达能量回收回路进行切换。
本发明第三具体实施例在能量回收回路的设置上,在第一液压动机装置2与卷扬马达组成闭式泵控马达能量回收回路;同时第一液压动机装置2还与变幅油缸组成开式泵控油缸能量回收回路。
因此,本发明第三具体实施例所述的起重机作业能量回收利用系统,在进行能量回收时,可以通过控制电磁阀的得失电,同时实现卷扬能量和变幅能量的回收;也可以单独回收卷扬能量或变幅能量。
1、单独回收卷扬能量
起升系统吊重下落过程:下落时,如果符合能量回收条件,电磁铁11Y、10Y、3Y、8Y、9Y通电,卷扬马达21与第一液压动力装置组成闭式泵控马达回路。
11Y、10Y得电,则插装阀22和25将会打开,第一液压动力装置2和卷扬马达形成通路,以回收卷扬的势能。卷扬的势能会通过卷筒、卷扬减速机、卷扬马达形成液压能,经过插装阀22,推动第一液压动力装置2旋转,从而将液压能转换成传动轴的机械能。传动轴的机械能将会带动主泵6、分动箱3、第二液压动力装置4进行旋转,从而使传动轴的机械能转换成第二液压动力装置4的旋转动能,第二液压动力装置4将会旋转。
3Y得电,使得插装阀16闭合,第二液压动力装置4将液压油打入蓄能器中,即完成机械能到液压能的转换,最终实现卷扬势能的回收。此时发动机的离合器18可以处于开启或闭合状态,主要由能量回收时的系统扭矩平衡决定。
8Y得电,保持平衡阀30处于关闭状态,保证重物势能不从平衡阀节流损失掉,而是能够通过第一液压动力装置2进行回收。同时9Y得电,保证第一液压动力装置2的回油能够及时补充到卷扬马达的低压腔。
此时第二主换向阀32的控制端5Y和6Y不得电,第二主换向阀32处于中位状态,主泵处于低压溢流状态,主油路不参与能量回收。
能量回收采用恒扭矩的控制策略,即保证负载扭矩、回收扭矩和发动机制动扭矩的合理分配。控制器根据压力、流量等可参数计算出第一液压动力装置2输出给分动箱轴的负载扭矩;通过压力传感器81检测蓄能器的压力,并根据第二液压动力装置4的排量,可以计算当前能量回收单元的回收扭矩。通过实时判断负载扭矩和回收扭矩之间的关系,来确定发动机的工作状态(提供驱动扭矩还是提供制动扭矩)。
2、单独回收变幅能量
变幅下落过程:磁铁4Y、1Y、3Y、12Y通电,变幅油缸与第一液压动力装置2组成泵控缸回路。变幅机构的重力势能转换成液压能,从而通过插装阀12驱动第一液压动力装置2进行旋转,从而将液压能转换成第一液压动力装置2的旋转动能,第一液压动力装置2带动传动轴进行旋转,进而带动主泵6、第二液压动力装置4的旋转,进而将能量进行传递,最终第二液压动力装置4将机械能转换成液压能,并将液压能存储在蓄能器中,完成变幅机构势能的回收。整个变幅下落时,通过改变第一液压动力装置2的排量来调节变幅下落的速度,防止变幅快速下落。
随着起升重物下落,能量回收的进行,蓄能器的压力不断增大,当蓄能器的压力达到蓄能器设定的最大工作压力时,将第二液压动力装置4的排量控制信号置零,电磁铁3Y断电,离合器17断开,完全依靠发动机进行制动。
3、同时回收卷扬能量和变幅能量
综合前述两种情况(单独回收卷扬能量以及单独回收变幅能量的情况),则可以同时卷扬落和变幅落时起重臂和重物产生的重力势能,具体实现情形参见上述两种情况。
本发明第三具体实施例在能量利用回路的设置上,主泵6与卷扬马达组成开式泵控马达能量利用回路;同时,第一液压动机装置2还与变幅油缸组成开式泵控油缸能量利用回路。
因此,本发明第三具体实施例所述的起重机作业能量回收利用系统,在进行能量再利用时,可以通过控制电磁阀的得失电,使得蓄能器输出的能量同时驱动卷扬马达起升重物以及变幅油缸进行变幅起操作;也可以使得蓄能器输出的能量只驱动卷扬马达起升重物,或变幅油缸进行变幅起操作。
1、蓄能器能量单独用于卷扬起升
起升系统吊重上升过程:起升时,采用开式系统进行控制,即电磁阀11Y和10Y不得电,插装阀22和25关闭,切断第一液压动力装置2与卷扬马达21的回路。同时,电磁铁7Y通电,主泵与卷扬马达组成开式泵控系统实现卷扬起升的控制。
起升时,主泵的驱动力可以由发动机和能量回收单元进行提供,同样需要判断负载扭矩与能量回收单元的驱动扭矩之间的关系。当能量回收单元的驱动扭矩大于负载扭矩时,可以由能量回收单元单独提供驱动力,此时电磁阀3Y得电,蓄能器的高压油释放,驱动第二液压动力装置4进行旋转,将液压能转换成变量泵/马达输出轴的旋转动能,进而带动整个传动轴进行旋转,最终驱动主泵进行工作,实现存储的液压能到机械能的转换。随着能量回收单元能够提供的驱动扭矩的逐渐减小,可控制发动机参与驱动扭矩的提供,当蓄能器不能进行能量供应时,电磁阀3Y失电;如果能量回收单元的驱动扭矩不足以驱动负载扭矩,则能量回收单元将不提供驱动扭矩或提供小部分驱动扭矩,其余的驱动扭矩由发动机进行提供。
2、蓄能器能量单独用于变幅起升
变幅起过程中:电磁铁3Y、13Y通电,变幅系统通过主泵6与变幅油缸1组成开式泵控缸回路实现。蓄能器中高压油通过插装阀 16驱动第二液压动力装置4进行旋转,第二液压动力装置4通过离合器17带动分动箱进行旋转,从而将机械能传递至传动轴,与发动机一起给传动轴提供驱动力,从而实现存储的液压能的再利用。此时变幅油缸的起升,可通过主泵或第二液压动力装置进行提供液压油,均属于本专利保护范围。
随着起升重物上升,蓄能器中的高压油液被放出,蓄能器的压力不断减小,当蓄能器的压力高于蓄能器充气压力的某一设定值时,将第二液压动力装置4的排量控制信号置零,电磁铁3Y断电,离合器17断开,完全依靠发动机提供动力。
3、蓄能器能量同时用于变幅起升和卷扬起升
综合前述两种情况(蓄能器能量单独用于变幅起升以及单独用于卷扬起升的情况),同时给电磁铁7Y、13Y、3Y通电,则可以将蓄能器能量同时用于变幅起升和卷扬起升,具体实现情形参见上述两种情况。
当然蓄能器存储的能量也可以用于驱动回转马达等其它需要利用能量的机构。
本发明上述实施例提供的起重机作业能力回收利用系统,可以有效回收起升和/或变幅作业重物下落过程的重力势能,并且可以将回收的能量再次用于卷扬和/或变幅的驱动,降低了起重作业的燃油消耗,节能减排。同时,重物下落过程中,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前平衡阀调速的方式,即采用容积调速取代节流调速,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
在本发明一个实施例中,图6所述的起重机作业能力回收利用系统还可以包括如图3所示的第一力矩获取模块201、第二力矩获取模块202、第一识别模块203、第二排量调节模块204;以及如图4所示的第三力矩获取模块301、第四力矩获取模块302、第二识别模块303,以及本发明第一和第二具体实施例中提到的第三排量调 节模块。这些模块的功能以及连接关系与本发明第一和第二具体实施例相同,这里不再详述。
在本发明图6所述的实施例中,变幅油缸1与第一液压动力装置2组成开式泵控缸回路,以将起重机起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能转换为第一液压动力装置2的机械能;第一液压动力装置2和卷扬马达21形成闭式泵控马达回路将卷扬下落过程中重物的势能转换成机械能。
在本发明的一个实施例中,变幅油缸1与第一液压动力装置2也可以组成闭式泵控缸回路,以将起重机起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能转换为第一液压动力装置2的机械能。
在本发明的一个实施例中,第一液压动力装置2和卷扬马达21也可以构成开式泵控马达回路将重物的势能转换成机械能,同样可以实现卷扬能量的回收。
根据本发明的另一方面,提供一种起重机,包括上述任意一项实施例中所述的起重机作业能力回收利用系统。
基于本发明上述实施例提供的起重机,可以有效回收起升和/或变幅作业重物下落过程的重力势能,并且可以将回收的能量再次用于卷扬和/或变幅的驱动,降低了起重作业的燃油消耗,节能减排。同时,重物下落过程中,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前平衡阀调速的方式,即采用容积调速取代节流调速,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
图7为本发明起重机作业能量回收利用方法第一实施例的示意图。优选的,本实施例可由本发明图2-图6任一实施例所述的起重机作业能量回收利用系统执行。该方法包括以下步骤:
步骤401,第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能 转换为传动轴的机械能。
优选的,所述液压执行机构包括液压马达和/或液压油缸,其中,液压马达在重物下降时会产生液压能,液压油缸在下降时会产生液压能。
步骤402,传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能。
步骤403,第二液压动力装置给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用方法,通过回收利用液压执行机构在下降时释放的能量,实现了节能减排,并降低了系统的发热。
图8为本发明起重机作业能量回收利用方法第二实施例的示意图。优选的,本实施例可由本发明图2或图6所示的起重机变幅能量回收利用系统执行。该方法包括以下步骤:
步骤501,变幅油缸1将起重机起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能转换为液压能。
步骤502,第一液压动力装置2将变幅油缸1产生的液压能转换为传动轴的机械能,其中第一液压动力装置2与主泵6同轴连通。
步骤503,传动轴通过分动箱3带动第二液压动力装置4进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能,其中分动箱3连通在发动机7输出轴上,发动机7通过分动箱3与第二液压动力装置4并联。
步骤504,第二液压动力装置4给蓄能器5充入压力油,将第二液压动力装置4的机械能转换成液压能储存起来。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用方法,可以有效地回收起重机变幅作业吊重和起重臂下降过程的能量,然后加以再利用,降低了起重作业燃油消耗,节能减排。
在本发明的一个实施例中,所述方法还可以包括:在起重臂变幅下落过程中,调整第一液压动力装置2的排量,以控制起重臂的变幅下降速度。
本发明的上述实施例中,在重物下降过程,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前平衡阀调速的方式,即采用容积调速取代节流调速,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
图9为本发明起重机作业能量回收利用方法第三实施例的示意图。优选的,本实施例可由本发明图5或图6所述的起重机作业能量回收利用系统执行。该方法包括以下步骤:
步骤601,卷扬马达将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能。
优选的,卷扬马达1与第一液压动力装置组成闭式泵控回路,将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能。
步骤602,第一液压动力装置2将卷扬马达1产生的液压能转换为传动轴的机械能,其中第一液压动力装置2与主泵6同轴连通。
步骤603,传动轴通过分动箱3带动第二液压动力装置4进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能,其中分动箱3连通在发动机7输出轴上,发动机7通过分动箱3与第二液压动力装置4并联。
步骤604,第二液压动力装置4给蓄能器5充入压力油,将第二液压动力装置4的机械能转换成液压能储存起来。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用方法,在起升系统重物下降过程,将卷扬马达与第一液压动力装置组成闭式泵控系统,第一液压动力装置再带动第二液压动力装置给蓄能器充入压力油,回收重物下降过程的能量,从而可以有效地回收起重机起升作业重物下降过程的能量,然后加以再利用,降低了起重 作业燃油消耗,节能减排。
在本发明的一个实施例中,所述方法还可以包括:在吊重下落过程中,调整第一液压动力装置2的排量,以控制重物下降速度。
本发明的上述实施例,在重物下降过程,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前的采用平衡阀调速的方式,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
图10为本发明起重机作业能量回收利用方法第四实施例的示意图。优选的,本实施例可由本发明图6所述的起重机作业能量回收利用系统执行。该方法包括以下步骤:
步骤701,变幅油缸1将起重机起重臂变幅下落过程中吊重和起重臂产生的重力势能转换为液压能。
步骤702,卷扬马达将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能。
优选的,卷扬马达1与第一液压动力装置组成闭式泵控回路,将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能。
步骤703,第一液压动力装置2将卷扬马达1产生的液压能转换为传动轴的机械能,其中第一液压动力装置2与主泵6同轴连通。
步骤704,传动轴通过分动箱3带动第二液压动力装置4进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能,其中分动箱3连通在发动机7输出轴上,发动机7通过分动箱3与第二液压动力装置4并联。
步骤705,第二液压动力装置4给蓄能器5充入压力油,将第二液压动力装置4的机械能转换成液压能储存起来。
基于本发明上述实施例提供的起重机作业能量回收利用方法,可以有效回收起升和/或变幅作业重物下落过程的重力势能, 并且可以将回收的能量再次用于卷扬和/或变幅的驱动,降低了起重作业的燃油消耗,节能减排。
在本发明的一个实施例中,所述方法还可以包括:在吊重下落过程中,调整第一液压动力装置2的排量,以控制重物下降速度;在起重臂变幅下落过程中,调整第一液压动力装置2的排量,以控制起重臂的变幅下降速度。
本发明的上述实施例,在起重臂和/或重物下降过程,采用变量泵调节重物下降速度,取代了目前的采用平衡阀调速的方式,即采用容积调速取代节流调速,降低了系统的发热量,延长了液压元件的使用寿命,并且可以减小起重机散热系统功率。
图11为本发明一个实施例中第二液压动力装置回收扭矩调整方法的示意图。在图7-图10所述起重机作业能量回收利用方法中,在传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能的过程中,所述方法还包括:
步骤801,起重机起重臂变幅下落过程中,实时获取第一液压动力装置2输出给分动箱3的负载扭矩Th
步骤802,获取第二液压动力装置4的最大回收扭矩Tx max
步骤803,判断Tx max是否小于Th。若Tx max小于Th,则执行步骤804;否则,若Tx max不小于Th,则执行步骤805。
步骤804,将第二液压动力装置4的排量调整到最大,使得第二液压动力装置4的回收扭矩Tx=Txmax,通过Tx和发动机7制动力矩来共同平衡Th,之后不再执行本实施例的其它步骤。即,这种情况下,本发明只能部分回收第一液压动力装置2的机械能(即部分回收变幅机构的变幅能量和/或卷扬机构的卷扬能量)。
步骤805,通过调整第二液压动力装置4的排量使得第二液压动力装置4的回收扭矩Tx=Th。即,这种情况下,本发明可以全部回收第一液压动力装置2的机械能(即全部回收变幅机构的变幅能量和/或卷扬机构的卷扬能量)。
本发明的上述实施例可以通过调整第二液压动力装置的排量,调整第二液压动力装置的回收扭矩,从而最大限度地回收变幅机构的变幅能量和/或卷扬机构的卷扬能量,从而更好地实现节能减排、降低系统发热量的目的。
优选的,图8所述的实施例可以由图3所示的第一力矩获取模块201、第二力矩获取模块202、第一识别模块203、第二排量调节模块204执行。
在本发明的一个实施例中,所述方法还可以包括:在蓄能器5的压力达到预定最大工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连通,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
本发明上述实施例中,随着起升重物下落,能量回收的进行,蓄能器的压力不断增大,当蓄能器的压力达到蓄能器设定的最大工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连接,完全依靠发动机7制动力矩来平衡Th
在本发明的一个实施例中,所述方法还包括:在起重机进行上车操作时,蓄能器5释放存储的液压能,为起重机的液压执行机构提供驱动力。
在本发明的一个实施例中,所述液压执行机构可以包括变幅油缸、卷扬马达、回转马达等液压执行机构中的至少一个。
图12为本发明起重机作业能量回收利用方法第五实施例的示意图。与图7-图10任一实施例所述的方法相比,在起重机需要利用能量以驱动液压执行机构进行操作时,图12所述方法还包括:
步骤901,在起重机起重臂变幅起升且蓄能器有剩余能量时,第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能。
步骤902,主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作。
在本发明的一个实施例中,步骤902可以包括:主泵将传动 轴的机械能转换为液压能,以驱动变幅油缸实现起重臂的变幅起升。
在本发明的一个实施例中,所述方法还包括:在起重臂变幅起升过程中,调整主泵6的排量,以控制变幅起升速度。
在本发明的一个实施例中,步骤902可以包括:主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动卷扬马达实现重物的卷扬起升。
在本发明的一个实施例中,所述方法还包括:在吊重卷扬起升过程中,调整主泵6的排量,以控制重物起升速度。
图13为本发明一个实施例中第二液压动力装置驱动扭矩调整方法的示意图。在图12所示实施例的步骤901中,在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,所述方法还包括:
步骤1001,实时获取主泵6输出的负载扭矩Td
步骤1002,获取第二液压动力装置4可提供的最大驱动扭矩Txc max
步骤1003,判断Txc max是否小于Td。若Txc max小于Td,则执行步骤1004;否则,若Txc max不小于Td,则执行步骤1005。
步骤1004,若Txc max小于Td,则将第二液压动力装置4的排量调到最大,使得第二液压动力装置4提供的驱动扭矩Txc=Txcmax;同时触发第一开关和第二开关闭合,通过第二液压动力装置的驱动扭矩4Txc和发动机7的驱动力矩来共同驱动主泵6。
步骤1005,在本发明的一个实施例中,所述方法还包括:若Txc max不小于Td,则调整第二液压动力装置4的排量,使第二液压动力装置4提供的驱动扭矩Txc=Td;同时触发第一开关闭合、第二开关断开。即,完全依靠第二液压动力装置来驱动主泵。
本发明的上述实施例可以通过调整第二液压动力装置的排量,调整第二液压动力装置的驱动扭矩,从而最大限度地利用蓄能器存储的能量,从而更好地实现节能减排、降低系统发热量的 目的。
在本发明的一个实施例中,在图12所示的步骤901之后,所述方法还可以包括:当蓄能器5的压力达到预定最低工作压力时,断开第二液压动力装置4与分动箱3的连通,完全依靠发动机7驱动主泵6。
在本发明的一个实施例中,随着起升重物上升,蓄能器中的高压油液被放出,蓄能器的压力不断减小,当蓄能器的压力高于蓄能器充气压力的某一设定值时,当蓄能器的压力高于蓄能器的充气1MPa时,将第二液压动力装置的排量控制信号置零,电磁铁3Y断电,第二插装阀16断开,第一开关17断开,完全依靠发动机提供动力。
优选的,图8所述的实施例可以由图3所示的第三力矩获取模块301、第四力矩获取模块302、第二识别模块303、第二排量调节模块204来执行。
在上面所描述的第一力矩获取模块201、第二力矩获取模块202、第一识别模块203、第二排量调节模块204、第三力矩获取模块301、第四力矩获取模块302、第二识别模块303等功能单元实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
在上面所描述的第一力矩获取模块201、第二力矩获取模块202、第一识别模块203、第二排量调节模块204、第三力矩获取模块301、第四力矩获取模块302、第二识别模块303等功能单元的功能可以由起重机控制器实现。
至此,已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (17)

  1. 一种起重机作业能量回收利用方法,其特征在于,包括:
    第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能;
    传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能;
    第二液压动力装置给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来。
  2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,液压执行机构包括变幅油缸;
    第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能的步骤包括:
    变幅油缸将起重机起重臂变幅下落过程中产生的重力势能转换为液压能;
    第一液压动力装置将变幅油缸产生的液压能转换为传动轴的机械能。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,液压执行机构包括卷扬马达;
    第一液压动力装置将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能的步骤包括:
    卷扬马达将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能;
    第一液压动力装置将卷扬马达产生的液压能转换为传动轴的机械能。
  4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能的过程中,还包括:
    实时获取第一液压动力装置输出给分动箱的负载扭矩Th,其中发动机和第二液压动力装置通过分动箱与第一液压动力装置连接;
    获取第二液压动力装置的最大回收扭矩Txmax
    判断Txmax是否小于Th
    若Txmax小于Th,则将第二液压动力装置的排量调整到最大,使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Txmax,通过Tx和发动机制动力矩来共同平衡Th
    若Txmax不小于Th,则通过调整第二液压动力装置的排量使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Th
  5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,还包括:
    在起重机需要利用能量以驱动液压执行机构进行操作时,第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能;
    主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作。
  6. 根据权利要求5所述的方法,其特征在于,液压执行机构包括变幅油缸;
    主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作的步骤包括:
    主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动变幅油缸实现起重臂的变幅起升。
  7. 根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,液压执行 机构包括卷扬马达;
    主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作的步骤包括:
    主泵将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动卷扬马达实现重物的卷扬起升。
  8. 根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,还包括:
    实时获取主泵输出的负载扭矩Td
    获取第二液压动力装置可提供的最大驱动扭矩Txcmax
    判断Txcmax是否小于Td
    若Txcmax小于Td,则将第二液压动力装置的排量调到最大,使得第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Txcmax,通过Txc和发动机驱动力矩来共同驱动主泵;
    若Txcmax不小于Td,则调整第二液压动力装置的排量,使第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Td
  9. 一种起重机作业能量回收利用系统,其特征在于,包括:液压执行机构、第一液压动力装置、传动轴、第二液压动力装置和蓄能器,其中:
    液压执行机构,用于产生液压能;
    第一液压动力装置,用于将液压执行机构产生的液压能转换为传动轴的机械能;
    传动轴,用于带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能;
    第二液压动力装置,用于通过给蓄能器充入压力油,将第二液压动力装置的机械能转换成液压能储存起来;
    蓄能器,用于存储液压能。
  10. 根据权利要求9所述的系统,其特征在于,液压执行机构包括变幅油缸,其中:
    变幅油缸,用于将起重机起重臂变幅下落过程中产生的重力势能转换为液压能;
    第一液压动力装置具体用于将变幅油缸产生的液压能转换为传动轴的机械能。
  11. 根据权利要求9或10所述的系统,其特征在于,液压执行机构包括卷扬马达,其中:
    卷扬马达,用于将起重机吊重下落过程中重物产生的重力势能转换为液压能;
    第一液压动力装置具体用于将卷扬马达产生的液压能转换为传动轴的机械能。
  12. 根据权利要求9所述的系统,其特征在于,发动机和第二液压动力装置通过分动箱与第一液压动力装置连接;
    所述系统还包括第一力矩获取模块、第二力矩获取模块、第一识别模块和第二排量调节模块,其中:
    第一力矩获取模块,用于在传动轴带动第二液压动力装置进行旋转,将传动轴的机械能转换为第二液压动力装置的机械能的过程中,实时获取第一液压动力装置输出给分动箱的负载扭矩Th
    第二力矩获取模块,用于在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,获取第二液压动力装置的最大回收扭矩Txmax
    第一识别模块,用于判断Txmax是否小于Th
    第二排量调节模块,用于根据第一识别模块的判断结果,在 Txmax小于Th时,将第二液压动力装置的排量调整到最大,使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Txmax,通过Tx和发动机制动力矩来共同平衡Th;在Txmax不小于Th时,通过调整第二液压动力装置的排量使得第二液压动力装置的回收扭矩Tx=Th
  13. 根据权利要求12所述的系统,其特征在于,还包括主泵,其中:
    蓄能器还用于在起重机需要利用能量以驱动液压执行机构进行操作时,释放存储的液压能;
    第二液压动力装置还用于将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能;
    主泵,用于将传动轴的机械能转换为液压能,以驱动液压执行机构执行相应操作。
  14. 根据权利要求13所述的系统,其特征在于,液压执行机构包括变幅油缸,其中:
    主泵具体用于将传动轴的机械能转换为液压能,并将液压能提供给变幅油缸;
    变幅油缸,用于利用主泵提供的液压能实现起重臂的变幅起升。
  15. 根据权利要求13或14所述的系统,其特征在于,液压执行机构包括卷扬马达,其中:
    主泵具体用于将传动轴的机械能转换为液压能,并将液压能提供给卷扬马达;
    卷扬马达,用于利用主泵提供的液压能实现重物的卷扬起升。
  16. 根据权利要求15所述的系统,其特征在于,还包括第三 力矩获取模块、第四力矩获取模块、第二识别模块,其中:
    第三力矩获取模块,用于在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,实时获取主泵输出的负载扭矩Td
    第四力矩获取模块,用于在第二液压动力装置将蓄能器释放的液压能转换为传动轴的机械能的过程中,获取第二液压动力装置可提供的最大驱动扭矩Txcmax
    第二识别模块,用于判断Txcmax是否小于Td
    第二排量调节模块还用于根据第二识别模块的判断结果,在Txcmax小于Td时,将第二液压动力装置的排量调到最大,使得第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Txcmax,通过Txc和发动机驱动力矩来共同驱动主泵;在Txcmax不小于Td时,调整第二液压动力装置的排量,使第二液压动力装置提供的驱动扭矩Txc=Td
  17. 一种起重机,其特征在于,包括如权利要求9至16中任意一项所述的起重机作业能量回收利用系统。
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BR (1) BR112017010895A2 (zh)
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3135625B1 (de) * 2015-08-25 2018-05-23 XCMG European Research Center GmbH Hydrauliksteuerung für einen hydraulisch betätigten hebbaren und absenkbaren haken eines krans

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322578A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 流体圧回路
CN101846121A (zh) * 2010-06-01 2010-09-29 湖南山河智能机械股份有限公司 液压执行机构的能量回收系统
CN201679802U (zh) * 2010-06-01 2010-12-22 湖南山河智能机械股份有限公司 一种液压执行机构的能量回收系统
US20120160796A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Terex Demag Gmbh Crane and method for operating a crane using recovery of energy from crane operations as a secondary energy source
CN103896156A (zh) * 2014-04-24 2014-07-02 徐州重型机械有限公司 一种起重机用节能液压系统及起重机

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686828A (en) * 1984-01-13 1987-08-18 Dynamic Hydraulic Systems, Inc. Hydraulically operated clamshell device
JP3881915B2 (ja) 2002-03-13 2007-02-14 株式会社タダノ 油圧アクチュエータの駆動装置
CN100535454C (zh) 2007-06-25 2009-09-02 哈尔滨工业大学 二次调节流量耦联液压蓄能器储能静液传动装置
DE102007046696A1 (de) 2007-09-28 2009-04-09 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh Hydraulisches Antriebssystem
CN101230871A (zh) 2008-02-27 2008-07-30 哈尔滨工业大学 飞轮储能型二次调节流量耦联系统
JP2009292553A (ja) 2008-06-03 2009-12-17 Toyota Industries Corp フォークリフトの荷役回生装置、及びフォークリフト
US8037678B2 (en) * 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
CN102241379B (zh) 2010-05-13 2014-05-07 济南谨恒节能技术有限公司 节能型行走式液压搬运机械
GB2485570A (en) * 2010-11-18 2012-05-23 Nat Oilwell Varco Norway As Heave compensating system
WO2013025416A2 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Eaton Corporation Method and apparatus for recovering inertial energy
CN102606549B (zh) 2012-03-23 2014-09-10 三一集团有限公司 液压节能系统及液压起重设备
JP6120499B2 (ja) 2012-07-13 2017-04-26 Kybエンジニアリングアンドサービス株式会社 荷台昇降機構の制御装置
CN103671365B (zh) 2012-09-23 2015-12-02 山重建机有限公司 一种能量回收和再利用装置
CN103470544A (zh) 2013-09-16 2013-12-25 愚公机械股份有限公司 液压起重机节能起升系统
CN103626057B (zh) 2013-12-16 2016-03-23 三一汽车起重机械有限公司 起重机及其液压系统
KR101815411B1 (ko) * 2014-05-16 2018-01-04 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계의 압유 에너지 회생 장치
CN203833526U (zh) 2014-05-19 2014-09-17 福田雷沃国际重工股份有限公司 一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用系统
JP6205339B2 (ja) * 2014-08-01 2017-09-27 株式会社神戸製鋼所 油圧駆動装置
JP6270704B2 (ja) * 2014-12-10 2018-01-31 川崎重工業株式会社 建設機械の油圧駆動システム
CN107208674B (zh) * 2015-09-29 2018-10-30 日立建机株式会社 作业机械的液压油能量回收再生装置
US10145396B2 (en) * 2016-12-15 2018-12-04 Caterpillar Inc. Energy recovery system and method for hydraulic tool

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322578A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd 流体圧回路
CN101846121A (zh) * 2010-06-01 2010-09-29 湖南山河智能机械股份有限公司 液压执行机构的能量回收系统
CN201679802U (zh) * 2010-06-01 2010-12-22 湖南山河智能机械股份有限公司 一种液压执行机构的能量回收系统
US20120160796A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Terex Demag Gmbh Crane and method for operating a crane using recovery of energy from crane operations as a secondary energy source
CN103896156A (zh) * 2014-04-24 2014-07-02 徐州重型机械有限公司 一种起重机用节能液压系统及起重机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3225855A4 *

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Publication number Publication date
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EP3225855A1 (en) 2017-10-04
US20170268541A1 (en) 2017-09-21

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