[發明專利]一種挖掘機用多元混合動力系統

有效

• 申請號: 201810996399.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108978773B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 李建松;孫金海;周波;黎少輝;徐昆鵬;張文婷
• 申請（專利權）人: 徐州工業職業技術學院
• 主分類號: E02F9/22
• 分類號: E02F9/22
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 劉振祥

一種挖掘機用多元混合動力系統，液壓泵的出油口P分別與第一換向閥的P口、第八換向閥的P口連接；第一換向閥的A口、第八換向閥的A口分別與液壓泵/馬達的A口、第一蓄能器連接；液壓泵/馬達通過離合器與飛輪連接；液壓泵/馬達的B口與第七換向閥的A口連接，第七換向閥的P口分別與第三換向閥的P口、第二換向閥的P口和第五換向閥的P口連接；第二換向閥的A口、第三換向閥的A口分別與動臂液壓缸的無桿腔、有桿腔連接；第五換向閥的A口與第二蓄能器連接；第六換向閥與液壓泵/馬達并聯；第四換向閥的P口、T口分別與第二換向閥的A口、油箱連接。該系統能進行動臂勢能的有效回收，能在需要時綜合地將所存儲的能量進行再利用。

技術領域

本發明屬于液壓傳動技術領域，具體涉及一種挖掘機用多元混合動力系統。

背景技術

液壓挖掘機在各類施工領域廣泛應用，液壓挖掘機具有油耗高、效率低等缺點，其節能研究迫在眉睫。

挖掘機在工作過程中，動臂升降動作頻繁，又由于工作裝置和負載質量大，在下降過程中會釋放出大量的勢能。該能量絕大部分消耗在主液壓閥節流口并轉換為熱能，這造成了能量的浪費和系統的發熱，同時，也降低了液壓元件的壽命。因此，研究動臂勢能回收與再利用問題，對延長設備使用壽命，提高能量利用率具有重要意義。

在傳動技術領域，混合動力技術成為現階段提高能量利用效率的重要技術之一。所謂混合動力系統是指整機具備兩種或者兩種以上類型的動力源，并可以進行能量的回收和再利用的系統。在這些動力源中，一種作為主動力源，其余作為輔助動力源，且至少一種動力源的能量是可逆的。當前，對于混合動力系統輔助動力源的研究主要集中在電力式（蓄電儲能）和液壓式（液壓儲能）兩方面。

電力式主要采用液壓馬達、發電機為能量轉化元件，蓄電池和超級電容為儲能元件，以實現能量的轉換和回收。在系統需要能量時，發動機工作在電動機模式下，驅動液壓泵/馬達工作在泵模式下，對系統輸出液壓能。但是動臂下降過程的時間非常短（3～6s），能量值大，所以功率很大。現有技術的蓄電池難以承受如此大的充電/放電功率。而超級電容價格極為昂貴，且其占用空間大，因此電力式回收的實用性不強。液壓式能量回收系統以蓄能器為儲能元件。其基本工作原理為，當回收系統重力勢能時，以高壓油液的壓力能的形式儲存于液壓蓄能器中，當系統中需要能量時，儲存的油液釋放出來進入液壓系統工作。液壓式回收方案利用了蓄能器功率密度大，能吸收壓力沖擊等優點，但因蓄能器儲存能量的密度低，如果需要儲存較多能量時會需要較大體積的蓄能器，進而會占用較大的空間，且蓄能器的安裝也非常不方便。此外，蓄能器的壓力會隨著存儲油液的增多而上升，對臂架的下落速度易造成影響。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種挖掘機用多元混合動力系統，該系統能有助于提高原動機的效率，能對動臂下放時的重力勢能進行有效回收，并能在系統需要時綜合地將所存儲的能量進行再利用，以驅動動臂的提升。

為了實現上述目的，本發明提供一種挖掘機用多元混合動力系統，包括原動機、液壓泵和動臂液壓缸、第六換向閥、第四換向閥和控制器；原動機與液壓泵同軸連接；液壓泵的吸油口S與油箱連接；液壓泵的出油口P分別與第一換向閥的P口、第八換向閥的P口連接；第一換向閥的A口、第八換向閥的A口分別與液壓泵/馬達的A口、第一蓄能器連接；

液壓泵/馬達通過離合器與飛輪連接；液壓泵/馬達的B口與第七換向閥的A口連接，第七換向閥的P口分別與第三換向閥的P口、第二換向閥的P口和第五換向閥的P口連接；第二換向閥的A口、第三換向閥的A口分別與動臂液壓缸的無桿腔、有桿腔連接；第五換向閥的A口與第二蓄能器連接；

第六換向閥的A口、P口分別與液壓泵/馬達的A口、B口連接；第四換向閥的P口、T口分別與第二換向閥的A口、油箱連接；第一換向閥的T口、第三換向閥的T口、第七換向閥的T口均與油箱連接；

第一蓄能器、第二蓄能器上分別連接有第一壓力傳感器、第二壓力傳感器；飛輪的殼體上設置有監測飛輪轉速的轉速傳感器；