[發(fā)明專利]一種能量回收液壓系統(tǒng)和工程機械

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210271649.8
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN102758813A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫普;鄧敏華;閻智慧
• 申請（專利權(quán)）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號: F15B21/14
• 分類號: F15B21/14;F15B1/02
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液壓技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種能量回收液壓系統(tǒng)和包括該能量回收液壓系統(tǒng)的工程機械。

背景技術(shù)

回轉(zhuǎn)是液壓挖掘機工作過程中非常頻繁的動作，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的頻繁啟動和制動會對液壓系統(tǒng)造成沖擊。由于挖掘機回轉(zhuǎn)機構(gòu)的上部機構(gòu)質(zhì)量大，回轉(zhuǎn)慣性也大，制動時將產(chǎn)生較大的熱量。據(jù)統(tǒng)計，液壓挖掘機回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)的能量消耗約占挖掘機工作過程能量消耗的25%～40%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30～40%。因此，如果把回轉(zhuǎn)制動能量回收起來，不但可以降低發(fā)動機油耗，還保護液壓系統(tǒng)和元件。同時，回收的能量用于回轉(zhuǎn)啟動過程，可以減小回轉(zhuǎn)啟動時發(fā)動機的負載變化，進一步降低發(fā)動機油耗。

目前，挖掘機回轉(zhuǎn)制動能量回收措施主要是采用油電混合動力系統(tǒng)和液壓混合動力系統(tǒng)。這些措施在降低整機油耗方面取得了一定成果，但是油電混合動力系統(tǒng)需要的電氣部件較多而且價格較高、功率密度低。液壓混合動力系統(tǒng)成本低、壽命長、功率密度高，液壓蓄能器的功率密度可達500～1000W/kg，符合挖掘機回轉(zhuǎn)時瞬間功率需求大的工況。

相關(guān)技術(shù)中的能量回收液壓系統(tǒng)至少存在以下缺點：液壓混合動力系統(tǒng)采用一個蓄能器，蓄能器的容量與標準循環(huán)下單個回轉(zhuǎn)減速制動能量相匹配，這種系統(tǒng)在標準循環(huán)下效果較好，但是當出現(xiàn)回轉(zhuǎn)減速制動能量較小或較大等非標準工況時，能量回收利用率較低；當蓄能器壓力接近最高工作壓力時，能量回收液壓回路損失加大，回收率降低。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到上述背景技術(shù)，本發(fā)明的一個目的是提供一種能量回收液壓系統(tǒng)，應(yīng)用多個蓄能器逐級存儲回收液壓回路的液壓油，能夠提高回轉(zhuǎn)減速制動能量較小或較大等工況的能量回收利用率。本發(fā)明的另一目的是提供了一種包括該能量回收液壓系統(tǒng)的工程機械。

有鑒于此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種能量回收液壓系統(tǒng)，包括液壓馬達、第一電磁閥、第二電磁閥、第一換向閥、液控閥、多個蓄能器、液壓泵、第一單向閥、第二單向閥和控制器，其中，所述液壓泵的出口經(jīng)所述第一換向閥分別通過所述第一電磁閥和所述第二電磁閥與所述液壓馬達的第一油口和第二油口連接，所述第一換向閥控制所述液壓馬達的第一油口和第二油口進油或回油，所述第一電磁閥用于切斷或連通所述第一換向閥與所述第一油口之間的油路，所述第二電磁閥用于切斷或連通所述第一換向閥與所述第二油口之間的油路；所述液壓馬達的第一油口通過所述第一單向閥與油箱連接，所述液壓馬達的第二油口通過所述第二單向閥與所述油箱連接；所述液壓馬達的第一油口和第二油口均通過所述液控閥連接至所述多個蓄能器，在制動時，所述液壓馬達提供的壓力油通過所述液控閥注入所述多個蓄能器；所述控制器連接至所述第一電磁閥和所述第二電磁閥，根據(jù)所述液壓馬達的兩個油口之間的壓力差判斷是否滿足壓力差設(shè)定值，在滿足所述壓力差設(shè)定值時，向所述第一電磁閥和所述第二電磁閥發(fā)送信號，使所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均關(guān)閉。

在正常回轉(zhuǎn)工作時，第一電磁閥與第二電磁閥均開啟，液壓泵將高壓油經(jīng)過第一換向閥和第一電磁閥輸送到液壓馬達的第一油口，液壓馬達正常工作，或者液壓泵將高壓油經(jīng)過第一換向閥和第二電磁閥閥輸送到液壓馬達的第二油口，液壓馬達正常工作。

假設(shè)回轉(zhuǎn)機構(gòu)正在進行正轉(zhuǎn)操作，通過設(shè)置在液壓馬達與第一電磁閥、第二電磁閥之間的壓力傳感器檢測液壓馬達兩個油口之間的壓力差，壓力差滿足壓力差設(shè)定值時，控制器控制第一電磁閥與第二電磁閥關(guān)閉，液壓馬達由于慣性仍在工作，并經(jīng)過第一單向閥從油箱吸入低壓油，低壓油從第一油口進入到液壓馬達，低壓油轉(zhuǎn)化成高壓油，高壓油從第二油口經(jīng)過液控閥分別進入到多個蓄能器中，完成制動蓄能。能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲高壓油，能量回收率高，回收的液壓油的油壓范圍大，液壓馬達回轉(zhuǎn)慣性降低后也能充分回收液壓油。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述多個蓄能器至少包括第一蓄能器和第二蓄能器，所述液控閥分別與所述第一蓄能器和所述第二蓄能器連接，在制動時，來自所述液壓馬達的壓力油經(jīng)所述液控閥注入所述第一蓄能器，在所述第一蓄能器的壓力值超出所述液控閥的開啟壓力時，所述液控閥換向，使來自所述液壓馬達的壓力油注入所述第二蓄能器。

能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲高壓油，在制動時，第一蓄能器首先進行蓄能，當?shù)谝恍钅芷鲏毫Τ^液控閥的開啟壓力時，即第一蓄能器處于充滿狀態(tài)，液壓油進入第二蓄能器進行蓄能，實現(xiàn)了逐級存儲高壓油，提高了整個系統(tǒng)的回收利用率，通過一個液控閥實現(xiàn)多個蓄能器蓄能切換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，成本低。