本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)能量回收及利用系統(tǒng)，屬于挖掘機(jī)能量回收及利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，各國都已將降低能源損耗、保護(hù)環(huán)境提上日程。同時(shí)，能效比是液壓挖掘機(jī)市場競爭的關(guān)鍵參數(shù)之一，因此液壓挖掘機(jī)的節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用尤為必要。

目前，油液混合動力技術(shù)研究已列入國家十三五科技支撐計(jì)劃，基于挖掘機(jī)能量回收的液壓混合動力節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用，主要是對挖掘機(jī)動臂勢能、回轉(zhuǎn)制動能進(jìn)行回收，回收的能量通過蓄能器存儲?；厥盏哪芰坷梅绞街饕兄苯雍烷g接兩種，直接利用是將回收的能量直接驅(qū)動執(zhí)行元件工作，間接利用是將回收的能量通過泵/馬達(dá)等元件轉(zhuǎn)化后再驅(qū)動執(zhí)行元件工作，間接利用方式傳動效率較低，直接利用方式傳動效率較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種挖掘機(jī)能量回收及利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動臂升降的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接回收和利用；結(jié)構(gòu)簡單，可提高操作性和傳動效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種挖掘機(jī)能量回收及利用系統(tǒng)，包括變量液壓泵、第一控制閥、第一油缸、第二控制閥、第二油缸、液壓蓄能器以及溢流閥，變量液壓泵的進(jìn)油口與油箱連接，出油口與第一控制閥的油口A連接；第一控制閥的油口B與第一油缸的有桿腔連接，第一控制閥的油口C與第一油缸的無桿腔連接；第二控制閥的油口A與第一油缸的無桿腔連接，第二控制閥的油口B通過第一單向閥與第二油缸的油口A連接，第二油缸的油口B與液壓蓄能器、溢流閥的進(jìn)油口連接；第二控制閥的油口C通過第二單向閥與液壓蓄能器、溢流閥的進(jìn)油口連接；第一控制閥的油口D、溢流閥的出油口與油箱連接；第一油缸為動臂油缸，用于驅(qū)動挖掘機(jī)動臂升降工作；動臂下降時(shí)，通過第一控制閥使第一油缸縮回，第一油缸無桿腔經(jīng)第二控制閥、第二油缸使回收油液增壓進(jìn)入液壓蓄能器，實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接回收；當(dāng)動臂提升時(shí)，根據(jù)第一油缸流量需要，控制變量液壓泵和液壓蓄能器驅(qū)動第一油缸運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接利用。

優(yōu)選地，所述變量液壓泵的排量能根據(jù)第一油缸的需要和液壓蓄能器的能量多少自動變化匹配，同時(shí)，液壓蓄能器的釋放流量大小根據(jù)自身的能量多少和變量液壓泵的排量大小通過第二控制閥進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

優(yōu)選地，所述第二油缸為增壓缸，可以通過第二油缸內(nèi)活塞的左側(cè)面A1與第二油缸內(nèi)活塞的右側(cè)面A2的面積比和液壓蓄能器的預(yù)充壓力來控制充入液壓蓄能器的油液壓力大小。

優(yōu)選地，所述第二控制閥為流量和方向控制閥，能根據(jù)液壓蓄能器的輸出壓力和第一油缸無桿腔處油口A的壓力來控制液壓蓄能器的輸出流量。

工作原理：

動臂下降動作時(shí)，控制第一控制閥換向，使第一控制閥的油口A與油口B連通。當(dāng)?shù)谝挥透子袟U腔壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，第一控制閥的油口C與油口D連通，變量液壓泵輸出油液，經(jīng)第一控制閥的油口A、油口B流入第一油缸的有桿腔，第一油缸的無桿腔油液流出，并經(jīng)第一控制閥的油口C、油口D流回油箱。當(dāng)?shù)谝挥透子袟U腔壓力未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，第一控制閥的油口C與油口D斷開，控制第二控制閥，使第二控制閥的油口A與油口B連通，變量液壓泵輸出油液，經(jīng)第一控制閥的油口A、油口B流入第一油缸的有桿腔，第一油缸的無桿腔油液流出，并經(jīng)第二控制閥的油口A、B，經(jīng)第一方向閥流入第二油缸的油口A，油液從第二油缸的油口B流出進(jìn)入液壓蓄能器，第一油缸縮回，隨著進(jìn)入液壓蓄能器的油液增多，液壓蓄能器的壓力增大。當(dāng)達(dá)到或超過液壓蓄能器的設(shè)定壓力時(shí)，油液經(jīng)溢流閥流回油箱，這里第二油缸的油口B的壓力為油口A的壓力與A1/A2面積比的乘積。

動臂慢速提升時(shí)，第一控制閥的油口A與油口C連通，油口B與油口D連通。此時(shí)，變量液壓泵輸出油液經(jīng)第一控制閥的油口A、C，流入第一油缸的無桿腔，第一油缸有桿腔內(nèi)油液流出，并經(jīng)第一控制閥的油口B、D流回油箱，驅(qū)動第一油缸伸出，以慢速提升挖掘機(jī)動臂。

動臂快速提升時(shí)，控制第一控制閥和第二控制閥，使第一控制閥的油口A與油口C連通，第二控制閥的油口C與油口A連通。此時(shí)，變量液壓泵輸出油液，流經(jīng)第一控制閥得油口A 與油口C，液壓蓄能器的油液流經(jīng)第二單向閥、第二控制閥的油口C和A，與第一控制閥油口 C的油液匯合進(jìn)入第一油缸的無桿腔，驅(qū)動第一油缸4伸出動作，使挖掘機(jī)動臂快速上升。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過各個(gè)控制閥的控制操控兩個(gè)油缸及液壓蓄能器的工作，實(shí)現(xiàn)了動臂的升降，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了動臂勢能的直接回收和利用，節(jié)約了成本。具體是，動臂下降時(shí)，通過第一控制閥使第一油缸縮回，第一油缸無桿腔經(jīng)第二控制閥、第二油缸使回收油液增壓進(jìn)入液壓蓄能器，實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接回收；當(dāng)動臂提升時(shí)，根據(jù)第一油缸流量需要，控制變量液壓泵和液壓蓄能器驅(qū)動第一油缸運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接利用。最終通過閥直接回收和利用挖掘機(jī)動臂勢能，不影響操作性，結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的液壓原理圖。

圖中：1、油箱，2、變量液壓泵，3、第一控制閥，4、第一油缸，5、第二控制閥，6、第一單向閥，7、第二油缸，8、第二單向閥，9、液壓蓄能器，10、溢流閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種挖掘機(jī)能量回收及利用系統(tǒng)，包括變量液壓泵2、第一控制閥3、第一油缸4、第二控制閥5、第二油缸7、液壓蓄能器9以及溢流閥10，變量液壓泵2的進(jìn)油口與油箱1連接，出油口與第一控制閥3的油口A連接；第一控制閥3的油口B與第一油缸4的有桿腔連接，第一控制閥3的油口C與第一油缸4的無桿腔連接；第二控制閥5的油口A與第一油缸4的無桿腔連接，第二控制閥5的油口B通過第一單向閥6與第二油缸7的油口A 連接，第二油缸7的油口B與液壓蓄能器9、溢流閥10的進(jìn)油口連接；第二控制閥5的油口 C通過第二單向閥8與液壓蓄能器9、溢流閥10的進(jìn)油口連接；第一控制閥3的油口D、溢流閥10的出油口與油箱1連接；第一油缸4為動臂油缸，用于驅(qū)動挖掘機(jī)動臂升降工作；動臂下降時(shí)，通過第一控制閥3使第一油缸4縮回，第一油缸4無桿腔經(jīng)第二控制閥5、第二油缸7使回收油液增壓進(jìn)入液壓蓄能器9，實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接回收；當(dāng)動臂提升時(shí)，根據(jù)第一油缸4流量需要，控制變量液壓泵2和液壓蓄能器9驅(qū)動第一油缸4運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)動臂勢能的直接利用。

優(yōu)選地，所述變量液壓泵2的排量能根據(jù)第一油缸4的需要和液壓蓄能器9的能量多少自動變化匹配，同時(shí)，液壓蓄能器9的釋放流量大小根據(jù)自身的能量多少和變量液壓泵2的排量大小通過第二控制閥5進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

優(yōu)選地，所述第二油缸7為增壓缸，可以通過第二油缸內(nèi)活塞的左側(cè)面A1與第二油缸內(nèi)活塞的右側(cè)面A2的面積比和液壓蓄能器9的預(yù)充壓力來控制充入液壓蓄能器9的油液壓力大小。

優(yōu)選地，所述第二控制閥5為流量和方向控制閥，能根據(jù)液壓蓄能器9的輸出壓力和第一油缸4無桿腔處油口A的壓力來控制液壓蓄能器9的輸出流量。

工作過程(詳見圖1)：

動臂下降動作時(shí)，可控制第一控制閥3換向，使第一控制閥3的油口A與油口B連通。當(dāng)?shù)谝挥透?有桿腔的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，第一控制閥3的油口C和油口D連通，變量液壓泵2輸出油液，經(jīng)第一控制閥3的油口A、油口B流入第一油缸4的油口B進(jìn)入第一油缸4 的有桿腔，第一油缸4無桿腔油液經(jīng)油口A流出，經(jīng)第一控制閥3的油口C、油口D流回油箱1。當(dāng)?shù)谝挥透?有桿腔壓力未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，第一控制閥3的油口C和油口D斷開，控制第二控制閥5，使第二控制閥5的油口A與油口B連通，變量液壓泵2輸出油液，經(jīng)第一控制閥3的油口A與油口B，流入第一油缸4的油口B進(jìn)入第一油缸4的有桿腔，第一油缸4 的無桿腔油液經(jīng)油口A流出，經(jīng)第二控制閥5的油口A、油口B、第一方向閥6流入第二油缸 7的油口A，油液從第二油缸7的油口B流出進(jìn)入液壓蓄能器9，第一油缸4縮回。隨著進(jìn)入液壓蓄能器9的油液增多，液壓蓄能器9的壓力增大；當(dāng)達(dá)到或超過液壓蓄能器9的設(shè)定壓力時(shí)，油液經(jīng)溢流閥10流回油箱1，這里第二油缸7的出油口B的壓力為進(jìn)油口A的壓力與 A1/A2面積比的乘積。

動臂慢速提升時(shí)，第一控制閥3的油口A與油口C連通，油口B與油口D連通。此時(shí)，變量液壓泵2輸出油液經(jīng)第一控制閥3的油口A、油口C流入第一油缸4的油口A進(jìn)入第一油缸4的無桿腔，第一油缸4的有桿腔油液經(jīng)油口第一油缸4的油口B流出，流經(jīng)第一控制閥3的油口B和油口D，流回油箱1，驅(qū)動第一油缸4伸出，以提升挖掘機(jī)動臂。

動臂快速提升時(shí)，控制第一控制閥3和第二控制閥5，使第一控制閥3的油口A與油口C 連通，第二控制閥5的油口C與油口A連通。此時(shí)，變量液壓泵2輸出油液，流經(jīng)第一控制閥3的油口A與油口C，液壓蓄能器9的油液流經(jīng)第二單向閥8、第二控制閥5的油口C、A，與第一控制閥3的油口C的油液匯合進(jìn)入第一油缸4的油口A，流入第一油缸4的無桿腔，驅(qū)動第一油缸4伸出動作，使挖掘機(jī)動臂上升。

由上述結(jié)構(gòu)可見，本發(fā)明通過各個(gè)控制閥的控制操控兩個(gè)油缸及液壓蓄能器的工作，實(shí)現(xiàn)了動臂的升降，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了動臂勢能的直接回收和利用，節(jié)約了成本。最終通過閥直接回收和利用挖掘機(jī)動臂勢能，不影響操作性，結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高。