[實用新型]挖掘機動臂能量回收系統

有效

• 申請號: 201822216500.5
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209603224U
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 許大華;李建松;余心明
• 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: 胡亞輝

一種挖掘機動臂能量回收系統，第三單向閥串接在液壓泵的吸油口與油箱之間，液壓泵的出油口通過第一單向閥與主換向閥的P口連接，主換向閥的B口分別與切換閥的A口、第二單向閥的進油口和第四單向閥的出油口連接，第四單向閥的進油口與液壓馬達的A口連接，液壓馬達的P口、第二單向閥的出油口和切換閥的P口均與動臂液壓缸?的無桿腔連接；切換閥的控制口通過節流子與主換向閥的A口連接；液壓馬達的輸出軸通過第一離合器、飛輪、第二離合器與輔助液壓泵連接；輔助液壓泵的吸油口S與油箱連接，輔助液壓泵的出油口與液壓泵的吸油口連接。該系統能將動臂的勢能轉化為飛輪旋轉的機械能，并能轉化為油液的壓力能用于動臂的提升。

技術領域

本實用新型屬于液壓傳動技術領域，具體是一種挖掘機動臂能量回收系統。

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。

圖1為當前一種普遍的挖掘機動臂系統結構示意圖。其中，動臂100的端部鉸接在轉臺200上，動臂液壓缸4的缸筒鉸接在轉臺200上，動臂液壓缸4的活塞桿端鉸接在動臂100的中部。當動臂液壓缸4的活塞桿做伸縮運動時，即可帶動動臂100做提升和下放動作。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。圖2是現有技術中挖掘機動臂液壓系統的簡化原理圖。結合圖2可知，上述的能量絕大部分消耗在主換向閥3的閥口上并轉換為熱能，這不僅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。

當前，對于挖掘機動臂勢能回收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，發電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?，F有技術的蓄電池難以承受如此大的充電/放電功率。此外，電池的深度充放電壽命很短，約幾千次。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，對動臂的下落速度造成影響。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種挖掘機動臂能量回收系統，該系統在動臂下放過程中，能將動臂的勢能轉化為飛輪旋轉的機械能，并能進行存儲，從而能避免因轉化為油液熱能造成的能量浪費和液壓元器件升溫的現象；另外，當動臂需要提升時，飛輪旋轉的機械能可以轉化為油液的壓力能進而能用于動臂提升，能減少對原動機的功率需求，該系統具有顯著的節能效果。

為了實現上述目的，本實用新型提供一種挖掘機動臂能量回收系統，包括原動機、液壓泵、主換向閥、動臂液壓缸、油箱、用于操縱動臂的操縱手柄、第三單向閥和控制器，所述原動機與液壓泵同軸連接，液壓泵的出油口P通過第一單向閥與主換向閥的P口連接，主換向閥的A口和B口分別與動臂液壓缸的有桿腔和無桿腔連接；

所述第三單向閥的進油口與油箱連接，第三單向閥的出油口與液壓泵的吸油口S連接，主換向閥的T口與切換閥的A口連接，切換閥的P口與液壓馬達的P口連接，切換閥的T口和液壓馬達的A口均與油箱連接；

液壓馬達的輸出軸通過第一離合器與飛輪一端的轉軸連接，飛輪另一端的轉軸通過第二離合器與輔助液壓泵同軸連接；