起重機卷揚能量回收與再利用方法和系統(tǒng)、及起重機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領域，特別涉及一種起重機卷揚能量回收與再利用方法和系統(tǒng)、及起重機。
【背景技術】
[0002]起重機是一種重力作業(yè)機械，目前，吊重起升時重力做功，重物下降時通過控制平衡閥的節(jié)流口面積實現(xiàn)下降過程的節(jié)流調(diào)速，重物下降過程的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能，造成能量的浪費。
[0003]現(xiàn)有的重物卷揚下落控制方案具有以下缺點:
[0004]1、節(jié)流調(diào)速將重物勢能轉(zhuǎn)換成熱能，從而導致液壓系統(tǒng)油溫飛升，降低液壓元件的使用壽命，并且增大了系統(tǒng)的泄漏量，降低了液壓系統(tǒng)的作業(yè)效率。
[0005]2、重物勢能轉(zhuǎn)換成熱能，勢必要求系統(tǒng)增加散熱裝置，增加了設計成本。
[0006]3、重物勢能轉(zhuǎn)換成熱能，系統(tǒng)不能利用有效利用重物勢能，導致能量的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上技術問題，本發(fā)明提供了一種起重機卷揚能量回收與再利用方法和系統(tǒng)、及起重機，通過將重物下降的重力勢能進行回收，并加以利用，從而實現(xiàn)節(jié)能減排，同時降低了液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，提高了液壓系統(tǒng)的作業(yè)效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種起重機卷揚能量回收與再利用方法，包括:
[0009]卷揚馬達將起重機吊重下落過程中重物產(chǎn)生的重力勢能轉(zhuǎn)換為液壓能；
[0010]第一液壓動力裝置將卷揚馬達產(chǎn)生的液壓能轉(zhuǎn)換為主傳動軸的機械能，其中第一液壓動力裝置與主泵同軸連接；
[0011]主傳動軸通過分動箱帶動第二液壓動力裝置進行旋轉(zhuǎn)，其中分動箱連接在發(fā)動機輸出軸上，發(fā)動機通過分動箱與第二液壓動力裝置并聯(lián)；
[0012]第二液壓動力裝置給蓄能器充液，將第二液壓動力裝置的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能儲存起來。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括:
[0014]在吊重下落過程中，調(diào)整第一液壓動力裝置的排量，以控制重物下降速度。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，在主傳動軸通過分動箱帶動第二液壓動力裝置進行旋轉(zhuǎn)的步驟之前，所述方法還包括:
[0016]實時獲取第一液壓動力裝置輸出的給分動箱的負載扭矩Th ；
[0017]獲取第二液壓動力裝置可回收能量的最大回收扭矩Txmx ；
[0018]判斷Txniax是否小于Th;
[0019]若Tx_小于Th，則將第二液壓動力裝置的排量調(diào)整到最大，使得第二液壓動力裝置的回收扭矩Tx = Txniax，通過Tx和發(fā)動機制動力矩來共同平衡Th。
[0020]在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括:
[0021]若Tx_不小于Th，則通過調(diào)整第二液壓動力裝置的排量使得第二液壓動力裝置的回收扭矩Tx = Th。
[0022]在本發(fā)明的一個實施例中，在第二液壓動力裝置給蓄能器充液的步驟之后，所述方法還包括:
[0023]在蓄能器的壓力達到預定最大工作壓力時，斷開第二液壓動力裝置與分動箱的連接，完全依靠發(fā)動機制動力矩來平衡Th。
[0024]在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括:
[0025]在起重機進行上車操作時，蓄能器釋放存儲的液壓能，為起重機提供驅(qū)動力。
[0026]在本發(fā)明的一個實施例中，在起重機上車操作時，蓄能器釋放存儲的液壓能的步驟包括:
[0027]在起重機吊重上升時，第二液壓動力裝置將蓄能器釋放的液壓能轉(zhuǎn)換為主傳動軸的機械能；
[0028]主泵將主傳動軸的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，以驅(qū)動卷揚馬達實現(xiàn)重物的卷揚起升。
[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括:
[0030]在起重機吊重起升過程中，調(diào)整主泵的排量，以控制吊重起升速度。
[0031]在本發(fā)明的一個實施例中，在第二液壓動力裝置將蓄能器釋放的液壓能轉(zhuǎn)換為主傳動軸的機械能的步驟之前，所述方法還包括:
[0032]實時獲取主泵輸出的負載扭矩Td ；
[0033]獲取第二液壓動力裝置可提供的最大驅(qū)動扭矩Txaiiax ；
[0034]判斷Txaiiax是否小于Td;
[0035]若Txaiiax小于Td，則將第二液壓動力裝置的排量調(diào)到最大，使得第二液壓動力裝置提供的驅(qū)動扭矩Tx。= Txniax，通過τχ。和發(fā)動機驅(qū)動力矩來共同驅(qū)動主泵。
[0036]在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括:
[0037]若Txaiiax不小于Td，則調(diào)整第二液壓動力裝置的排量，使第二液壓動力裝置提供的驅(qū)動扭矩Tx。= Td。
[0038]在本發(fā)明的一個實施例中，在第二液壓動力裝置將蓄能器釋放的液壓能轉(zhuǎn)換為主傳動軸的機械能的步驟之后，所述方法還包括:
[0039]當蓄能器的壓力達到預定最低工作壓力時，斷開第二液壓動力裝置與分動箱的連接，完全依靠發(fā)動機驅(qū)動主泵。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種起重機卷揚能量回收與再利用系統(tǒng)，包括:卷揚馬達、第一液壓動力裝置、分動箱、第二液壓動力裝置和蓄能器，其中第一液壓動力裝置與主泵同軸連接，分動箱連接在發(fā)動機輸出軸上，發(fā)動機通過分動箱與第二液壓動力裝置并聯(lián)，其中:
[0041]卷揚馬達，用于將起重機吊重下落過程中重物產(chǎn)生的重力勢能轉(zhuǎn)換為液壓能；
[0042]第一液壓動力裝置，用于將卷揚馬達產(chǎn)生的液壓能轉(zhuǎn)換為主傳動軸的機械能；
[0043]分動箱，用于通過主傳動軸的機械能帶動第二液壓動力裝置進行旋轉(zhuǎn)；
[0044]第二液壓動力裝置，用于通過給蓄能器充液，將第二液壓動力裝置的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能儲存起來；
[0045]蓄能器，用于存儲液壓能。
[0046]在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括第一排量調(diào)節(jié)模塊，其中:
[0047]第一排量調(diào)節(jié)模塊，用于在吊重下落過程中，調(diào)整第一液壓動力裝置的排量，以控制重物下降速度。
[0048]在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括第一力矩獲取模塊、第二力矩獲取模塊、第一識別模塊和第二排量調(diào)節(jié)模塊，其中:
[0049]第一力矩獲取模塊，用于實時獲取第一液壓動力裝置輸出的給分動箱的負載扭矩Th;
[0050]第二力矩獲取模塊，用于獲取第二液壓動力裝置的最大回收扭矩Txmx ；
[0051]第一識別模塊，用于判斷Txmx是否小于Th ；
[0052]第二排量調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)第一識別模塊的判斷結果，在Tx_小于Th時，將第二液壓動力裝置的排量調(diào)整到最大，使得第二液壓動力裝置的回收扭矩Tx = Txnax,通過Tx和發(fā)動機制動力矩來共同平衡Th。
[0053]在本發(fā)明的一個實施例中，第二排量調(diào)節(jié)模塊還用于根據(jù)第一識別模塊的判斷結果，在τχ_不小于Th時，通過調(diào)整第二液壓動力裝置的排量使得第二液壓動力裝置的回收扭矩Tx = Th。
[0054]在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括第一壓力傳感器和第一開關，其中:
[0055]第一壓力傳感器，用于檢測蓄能器的壓力；
[0056]第一開關，用于在第一壓力傳感器檢測的壓力達到預定最大工作壓力時，斷開第二液壓動力裝置與分動箱的連接，完全依靠發(fā)動機制動力矩來平衡Th。
[0057]在本發(fā)明的一個實施例中，蓄能器還用于在起重機進行上車操作時，釋放存儲的液壓能，為起重機提供驅(qū)動力。
[0058]在本發(fā)明的一個實施例中，第二液壓動力裝置還用于在起重機吊重上升時，將蓄能器釋放的液壓能轉(zhuǎn)換為主傳動軸的機械能；主泵還用于將主傳動軸的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，以驅(qū)動卷揚馬達實現(xiàn)重物的卷揚起升。
[0059]在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括第三排量調(diào)節(jié)模塊，其中:
[0060]第三排量調(diào)節(jié)模塊，用于在起重機吊重起升過程中，調(diào)整主泵的排量，以控制吊重起升速度。
[0061]在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括第三力矩獲取模塊、第四力矩獲取模塊、第二識別模塊，其中:
[0062]第三力矩獲取模塊，用于實時獲取主泵輸出的負載扭矩Td ；
[0063]第四力矩獲取模塊，用于獲取第二液壓動力裝置可提供的最大驅(qū)動扭矩Txaiiax ；
[0064]第二識別模塊，用于判斷Txaiiax是否小于Td ；
[0065]第二排量調(diào)節(jié)模塊還用于根據(jù)第二識別模塊的判斷結果，在Txaiiax小于Td時，將第二液壓動力裝置的排量調(diào)到最大，使得第二液壓動力裝置提供的驅(qū)動扭矩Tx。= Txniax，通過Txc和發(fā)動機驅(qū)動力矩來共同驅(qū)動主泵。
[0066]在本發(fā)明的一個實施例中，第二排量調(diào)節(jié)模塊還用于根據(jù)第二識別模塊的判斷結果，在Txaiiax不小于Td時，調(diào)整第二液壓動力裝置的排量，使第二液壓動力裝置提供的驅(qū)動扭矩 Tx。= Td。
[0067]在本發(fā)明的一個實施例中，第一開關還用于在第一壓力傳感器檢測的壓力達到預定最低工作壓力時，斷開第二液壓動力裝置與分動箱的連接，完全依靠發(fā)動機驅(qū)動主泵。
[0068]在本發(fā)明的一個實施例中，第一液壓動力裝置還用于在起重機吊重下落時，斷開與卷揚馬達的連接，不進行能量回收；主泵還用于在第一液壓動力裝置與卷揚馬達的連接斷開時，與卷揚馬達落口連接，與卷揚馬達組成開式回路，系統(tǒng)實現(xiàn)開式下