[發(fā)明專利]一種電氣式平衡油缸勢能回收系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610636067.3
• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN106284478B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳其懷;林添良;任好玲;付勝杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號: E02F9/22
• 分類號: E02F9/22
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發(fā)明公開了一種電氣式平衡油缸勢能回收系統(tǒng)，在原有的動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了平衡油缸、雙向液壓泵/馬達(dá)和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)；利用液壓泵、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池進(jìn)行轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存，將動(dòng)臂裝置的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行存儲(chǔ)，或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成液壓能驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂上升，通過控制電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可控制電能的釋放，進(jìn)而控制動(dòng)臂的上升速度，避免了液壓式儲(chǔ)能中液壓蓄能器中儲(chǔ)存的能量釋放過程不受控制的弊端。本發(fā)明提供了一種適用于液壓挖掘機(jī)的電氣式平衡油缸勢能回收系統(tǒng)，在不改變原有動(dòng)力系統(tǒng)的操作結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將動(dòng)臂的重力勢能進(jìn)行存儲(chǔ)和釋放，節(jié)約了能源，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種勢能回收系統(tǒng)，特別是涉及一種適用于液壓挖掘機(jī)的電氣式平衡油缸勢能回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)

節(jié)能和環(huán)保是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源裝置的基本要求。液壓挖掘機(jī)作為一種面大量廣的工程機(jī)械，在城市建設(shè)、礦山開采、道路施工等方面起著重要的作用。但是液壓挖掘機(jī)的高能耗問題也引起了研究者的關(guān)注，并對其進(jìn)行了相應(yīng)的研究。當(dāng)前對于液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢能的回收，主要分為電氣式和液壓式兩種。其中電氣式勢能回收和再利用是在驅(qū)動(dòng)油缸的無桿腔通過液壓馬達(dá)-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能實(shí)現(xiàn)，而動(dòng)臂下放的速度通過液壓馬達(dá)和調(diào)速閥復(fù)合控制。雖然目前在操控性得到了較好的解決，但是勢能回收和再利用不是同一條途徑，所有的動(dòng)臂勢能都經(jīng)過從勢能-驅(qū)動(dòng)油缸-液壓控制閥-液壓馬達(dá)-發(fā)電機(jī)-電池/電容-發(fā)電機(jī)-液壓泵-液壓控制閥-驅(qū)動(dòng)油缸等的多次能量轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較多，影響了系統(tǒng)的能量回收效率。液壓式能量回收主要元件是液壓蓄能器，因液壓蓄能器具有功率密度大，回收/釋放能量速度快和能量儲(chǔ)存時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)而成為研究焦點(diǎn)。但采用液壓蓄能器直接回收與再生存在以下不足：1)只有當(dāng)外部壓力高于液壓蓄能器內(nèi)壓力時(shí)才能儲(chǔ)能，而只有當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力高于其外部壓力時(shí)才能再生，且儲(chǔ)、放能過程不能影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行特性；2)在回收過程中，液壓蓄能器的壓力會(huì)逐漸升高，會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行器速度控制閥兩端的壓差發(fā)生變化，這必然會(huì)影響執(zhí)行器的操控性；3)動(dòng)臂執(zhí)行器在驅(qū)動(dòng)模式時(shí)所需壓力一般又大于回收模式時(shí)所需壓力，液壓蓄能器的壓力難以直接釋放出來。

目前也有采用平衡油缸來回收動(dòng)臂勢能的方案，由于平衡油缸的運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，而電氣式能量回收的主要元件為電機(jī)，只能通過平衡油缸-發(fā)電機(jī)-電量儲(chǔ)能單元的方法，但動(dòng)臂勢能回收和再利用必須經(jīng)過能量的多次轉(zhuǎn)換，降低了能量回收和再利用效率。因此一般對有平衡單元的動(dòng)臂進(jìn)行能量回收時(shí)，一般采用液壓蓄能器作為能量存儲(chǔ)單元，這必然存在利用蓄能器后存在的上述不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種適用于液壓挖掘機(jī)的電氣式平衡油缸勢能回收系統(tǒng)，在不改變原有動(dòng)力系統(tǒng)的操作結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將動(dòng)臂的重力勢能進(jìn)行存儲(chǔ)和釋放，節(jié)約了能源，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種電氣式平衡油缸勢能回收系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓泵和原驅(qū)動(dòng)油缸，所述原驅(qū)動(dòng)油缸裝接于工程機(jī)械的動(dòng)臂裝置，該原驅(qū)動(dòng)油缸具有有桿腔和無桿腔；

還包括平衡油缸、控制器、雙向液壓泵/馬達(dá)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池，所述平衡油缸裝接于所述動(dòng)臂裝置，所述平衡油缸與所述原驅(qū)動(dòng)油缸間具有一定間隔，對稱布置于動(dòng)臂裝置兩側(cè)；所述雙向液壓泵/馬達(dá)的輸出端與所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)相連動(dòng)，所述電動(dòng)/發(fā)電機(jī)與所述動(dòng)力電池電連接；所述平衡油缸包括有桿腔和無桿腔，所述平衡油缸的有桿腔與所述第一換向閥相連接，所述平衡油缸的無桿腔與所述第二換向閥相連接，所述第一換向閥和第二換向閥分別設(shè)有正向檔位和反向檔位；所述控制器控制所述第一換向閥和第二換向閥切換檔位；

當(dāng)所述第一換向閥處于正向檔位時(shí)，平衡油缸的有桿腔通過所述雙向液壓泵/馬達(dá)后回流至油箱，當(dāng)所述第一換向閥處于反向檔位，平衡油缸的有桿腔回流至油箱；當(dāng)所述第二換向閥處于正向檔位時(shí)，平衡油缸的無桿腔通過所述雙向液壓泵/馬達(dá)后回流至油箱，當(dāng)所述第二換向閥處于反向檔位，平衡油缸的無桿腔回流至油箱。