[發明專利]液壓挖掘機能量優化系統

有效

• 申請號: 201210053481.3
• 申請日: 2012-03-04
• 公開（公告）號: CN102561451A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 管成;王飛;肖揚;來曉靚
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: E02F9/22
• 分類號: E02F9/22;F15B1/02;F15B21/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明適用于工況復雜，載荷突變情況較多的工程機械，尤其適用于以液壓系統傳遞動力的液壓挖掘機。

背景技術

液壓挖掘機的使用場所多，油耗高，廢氣排放量大，研究挖掘機的節能減排具有很高的經濟價值和環保價值。挖掘機上的能量損失主要體現以下這三方面：一、動力源上存在較大的能量損失。在傳統的液壓挖掘機工作時負載變化劇烈，常常造成固定油門位置的動力源發動機在調速曲線上波動，不能穩定工作于負荷曲線上，燃油經濟性很低；二、液壓系統中存在能量損失。各種起到控制作用的節流閥、溢流閥不可避免的在工作時損失了液壓油的一部分壓力能量；三、執行機構制動時的能量損失。液壓挖掘機鏟斗、斗桿、動臂在停止運動時往往依靠液壓系統的反向壓力提供制動力，執行機構的動能轉化為液壓系統的熱能損失掉，同時對液壓系統產生不利影響，增加故障幾率。

目前的技術中針對上述的方面一，出現了以發動機，電動機，電池組成的油電混合動力系統，對穩定發動機的工作點具有一定的作用，但是由于電機本身的機械特性，瞬間輸出大扭矩能力不足，因此在液壓挖掘機等負載突變劇烈的工程機械上有一定的局限性，同時電池組復雜的監測技術和高昂的成本極大的制約了油電混合動力技術在液壓挖掘機上的應用；同時也出現了以發動機，液壓泵/馬達一體的二次元件，蓄能器組成的油液混合動力系統，但是二次元件的成本較為昂貴，控制較為復雜使得油液混合動力技術在應用上同樣受制較多。針對方面三，動臂，斗桿，回轉轉臺等都有相應的能量回收專利，但是這些專利往往局限于單個部件的能量回收優化，對工作裝置的運動狀態，對蓄能器的充氣壓力有苛刻的要求，且能量再利用的能力較弱，再利用的機會較少。針對方面二的研究較少，主要由于液壓挖掘機難以繞開閥控系統，閥體上的損失難以從根本上消除，而閥體本身的改進研究只在閥的生產廠商內部進行研究。總之，將三者結合起來進行節能措施改進的方案目前還處于空白。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的部分或全部缺陷而提供一種液壓挖掘機能量優化系統。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案如下：

本發明的液壓挖掘機能量優化系統包括液壓馬達、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥、控制器、第三電磁換向閥、第四電磁換向閥、溢流閥和蓄能器。第三電磁換向閥的進油口與液壓挖掘機的工作油缸的無桿腔連通，第三電磁換向閥的第一出油口與液壓挖掘機的控制閥的回油口連通，第三電磁換向閥的第二出油口與第二電磁換向閥的第二出油口連通，第二電磁換向閥的第一出油口與蓄能器連通，第二電磁換向閥的進油口與第一電磁換向閥的第一出油口連通，第一電磁換向閥的第二出油口與液壓挖掘機的油箱連通，第一電磁換向閥的進油口與液壓馬達的進油端口連通，液壓馬達的出油端口與第四電磁換向閥的進油口連通，第四電磁換向閥的第一出油口與蓄能器連通，第四電磁換向閥的第二出油口與液壓挖掘機的油箱連通，溢流閥的進油口與蓄能器連通，溢流閥的出油口與液壓挖掘機的油箱連通；液壓挖掘機的發動機的信號輸入端口與控制器的第二信號端口連接，液壓馬達的排量信號端口與控制器的第三信號端口連接，第一電磁換向閥的輸入信號端口與控制器的第四信號端口連接，第二電磁換向閥的輸入信號端口與控制器的第五信號端口連接，第四電磁換向閥的輸入信號端口與控制器的第六信號端口連接，液壓挖掘機控制閥的輸入信號端口與控制器的第七信號端口連接，第三電磁換向閥的輸入信號端口與控制器的第一信號端口連接。

進一步地，本發明還包括分動箱，分動箱與液壓挖掘機的發動機同軸連接，液壓馬達和液壓挖掘機的液壓泵分別與分動箱連接。

進一步地，本發明還包括壓力傳感器，壓力傳感器的進油口與蓄能器連通，壓力傳感器的信號輸出端與控制器的第八信號端口連接。

進一步地，本發明所述蓄能器為皮囊式蓄能器。

進一步地，本發明所述控制器是PLC控制器。

進一步地，本發明所述液壓馬達為雙向液壓馬達。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

1）通過液壓馬達的作用，從液壓挖掘機的工作油缸回收的任意壓力值的油液都可以在加壓后沖入蓄能器內，由此，蓄能器的內部壓力不再成為限制能量回收時的關鍵數值；同時，蓄能器內的初始壓力值可以自由設定，可以最大化發揮蓄能器存儲能量的能力，從而減少了液壓挖掘機的能量回收的限制，增加了其能量回收的能力。