[發(fā)明專利]一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810615328.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108571028A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高永昌;袁永強(qiáng);秦銀平;陳瑱賢;張靜;李昆鵬;陳世斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): E02F9/22
• 分類號(hào): E02F9/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，包括變量泵(2)、電動(dòng)機(jī)(3)、壓電換能裝置(13)、蓄能器(15)、三位四通換向閥(5)、油箱(1)、第一二位二通換向閥(19)、第二二位二通換向閥(14)和液壓馬達(dá)(9)；變量泵(2)連接油箱(1)，變量泵(2)的輸出端連接三位四通換向閥(5)的第一入口，變量泵(2)連接有電動(dòng)機(jī)(3)；三位四通換向閥(5)的第一出口分為兩路，一路連接液壓馬達(dá)(9)的入口，另一路連接第一二位二通換向閥(19)，第一二位二通換向閥(19)的第一出口連接壓電換能裝置(13)的入口，壓電換能裝置(13)的出口連接第二二位二通換向閥(14)，第一二位二通換向閥(19)的第二出口連接壓電換能裝置(13)的出口；第二二位二通換向閥(14)的出口連接到變量泵(2)，形成回路，第二二位二通換向閥(14)和變量泵(2)之間設(shè)置有蓄能器(15)；液壓馬達(dá)(9)的出口連接三位四通換向閥(5)的第二入口，三位四通換向閥(5)的第二出口連接有油箱(1)；液壓馬達(dá)(9)用于驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，第一二位二通換向閥(19)和壓電換能裝置(13)之間設(shè)置有調(diào)速閥(12)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，液壓馬達(dá)(9)的出口和入口之間設(shè)置有管道，管道上設(shè)置有兩個(gè)第一單向閥(7)，且兩個(gè)單向閥的入口相對(duì)設(shè)置；兩個(gè)第一單向閥(7)之間的管道連接有油箱(1)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，第一二位二通換向閥(19)的入口和液壓馬達(dá)(9)出口處的第一單向閥(7)之間設(shè)置有管道，管道上設(shè)置有第二單向閥(11)，第二單向閥(11)的出口連接第一二位二通換向閥(19)的入口；三位四通換向閥(5)連接到第一二位二通換向閥(19)的管道上設(shè)置有第三單向閥(10)，第三單向閥(10)的出口連接第一二位二通換向閥(19)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，蓄能器(15)和變量泵(2)之間設(shè)置有第四單向閥(16)，第四單向閥(14)的入口朝向蓄能器(15)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，變量泵(2)還連接有第三二位二通換向閥(17)，第三二位二通換向閥(17)的出口連接有油箱(1)；變量泵(2)和三位四通換向閥(5)的第二出口處的油箱(1)之間設(shè)置有溢流閥(20)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，其特征在于，壓電換能裝置(13)由50組壓電換能器并聯(lián)或串聯(lián)而成。

8.一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)的回收方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1至6中任意一條所述的一種液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟1，挖掘機(jī)處于滿斗狀態(tài)時(shí)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)開(kāi)始啟動(dòng)工作，蓄能器(15)內(nèi)無(wú)液壓油，三位四通換向閥(5)處于左位，第一二位二通換向閥(19)和第二二位二通換向閥(14)處于斷開(kāi)狀態(tài)，變量泵(2)提供經(jīng)過(guò)三位四通換向閥(5)進(jìn)入液壓馬達(dá)(9)的左腔，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，多余的液壓油經(jīng)過(guò)第二單向閥(11)，在第一二位二通閥(19)處于左位狀態(tài)下液壓油直接進(jìn)入調(diào)速閥(12)抵達(dá)壓電換能裝置(13)中進(jìn)行能量回收發(fā)電，該處同樣采用50組壓電換能器并聯(lián)在一起實(shí)行對(duì)損失能量的回收，然后經(jīng)過(guò)第二二位二通換向閥(14)進(jìn)入蓄能器，實(shí)現(xiàn)能量的再次回收；

步驟2，當(dāng)?shù)谝欢欢ㄩy(19)處于右位時(shí)，蓄能器單獨(dú)實(shí)現(xiàn)能量回收，在液壓油不斷供給過(guò)程中，蓄能器達(dá)到最大壓力值，此時(shí)，第二二位二通換向閥(14)斷開(kāi)，第三二位二通換向閥(17)處于接通狀態(tài)，變量泵(2)通過(guò)第三二位二通換向閥(17)實(shí)現(xiàn)卸荷，蓄能器釋放能量經(jīng)過(guò)第四單向閥(16)實(shí)現(xiàn)供油，供給到變量泵的出口處驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)蓄能器中壓力到達(dá)最低極限時(shí)，第二二位二通換向閥(14)接通，蓄能器進(jìn)行補(bǔ)油不再對(duì)油路進(jìn)行供油；三位四通換向閥(5)的換向機(jī)構(gòu)在中間位置時(shí)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)裝置的制動(dòng)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的存在，多余的液壓油經(jīng)過(guò)第二單向閥(11)進(jìn)入蓄能器存儲(chǔ)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)能量回收；

步驟3，挖掘機(jī)處于空斗狀態(tài)時(shí)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，三位四通換向閥(5)處于右位，第二二位二通換向閥(14)接通，實(shí)現(xiàn)蓄能器補(bǔ)油；當(dāng)蓄能器中最大壓力值大于設(shè)定值時(shí)，第二二位二通換向閥(14)斷開(kāi)，第三二位二通換向閥(17)接通，將泵排出的油液直接排入油箱內(nèi)降低液壓泵的出口壓力，蓄能器將回收的能量轉(zhuǎn)化為液壓能供給馬達(dá)右側(cè)不斷向主油路進(jìn)行補(bǔ)油增壓；當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到最低極限時(shí)，第二二位二通換向閥(14)接通，第三二位二通換向閥(17)斷開(kāi)，由液壓泵(1)單獨(dú)供油，多余的液壓油經(jīng)過(guò)第三單向閥(10)經(jīng)過(guò)壓電換能裝置(13)實(shí)現(xiàn)一次能量的回收，然后繼續(xù)流入蓄能器(15)將能量二次回收；

步驟4，在蓄能器補(bǔ)油過(guò)程中可以通過(guò)切第一二位二通換向閥(19)實(shí)現(xiàn)蓄能器的單獨(dú)回收能量和換能結(jié)構(gòu)與蓄能器共同回收能量的效果；當(dāng)三位四通換向閥(5)中的換向機(jī)構(gòu)處于中間位置時(shí)，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)裝置的制動(dòng)作用，此時(shí)，馬達(dá)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為動(dòng)力源向蓄能器供油，為再次動(dòng)作做準(zhǔn)備。