油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，具體涉及一種油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，屬于工程機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。包括液壓泵(1)、發(fā)動機(jī)(2)、主控閥(3)、動臂油缸(4)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)、回轉(zhuǎn)能量回收閥(6)和動臂勢能回收閥(10)，所述回轉(zhuǎn)能量回收閥將回轉(zhuǎn)馬達(dá)的溢流能量回收至回轉(zhuǎn)蓄能器(7)中；動臂勢能回收閥將動臂油缸的勢能回收至動臂蓄能器中；回轉(zhuǎn)蓄能器和動臂蓄能器的出油口均與能量釋放控制閥相連并控制將回收的能量輸送至輔助馬達(dá)(11)，輔助馬達(dá)與發(fā)動機(jī)共同為液壓泵提供動力。本實(shí)用新型將動臂勢能和回轉(zhuǎn)溢流能量均回收至蓄能器中，在系統(tǒng)需要時(shí)可以為系統(tǒng)提供輔助動力，最大限度的對挖掘機(jī)系統(tǒng)損失的能量進(jìn)行回收。
【專利說明】油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種液壓挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，具體涉及一種油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，屬于工程機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]液壓挖掘機(jī)由于其用量大、耗油高、排放差，已經(jīng)逐漸成為節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域普遍關(guān)注的對象。現(xiàn)有的液壓挖掘機(jī)的控制系統(tǒng)如圖1所示，發(fā)動機(jī)2帶動液壓泵1抽取油箱中的液壓油通過主控閥3送至液壓回轉(zhuǎn)馬達(dá)5及動臂油缸4。由于液壓挖掘機(jī)的轉(zhuǎn)臺、動臂、斗桿和鏟斗的質(zhì)量較大，在減速或者制動時(shí)會釋放出大量的慣性能量，解決這一問題的有效方法就是進(jìn)行能量回收。一般回收所得到的能量主要有三種形式:機(jī)械能、液壓能和電能。
[0003]液壓式能量回收以液壓蓄能器作為儲能元件，在液壓驅(qū)動的系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍。液壓挖掘機(jī)的可回收能量主要有兩部分，一是回轉(zhuǎn)溢流能量，二是動臂下降時(shí)的勢能?，F(xiàn)有挖掘機(jī)主要是針對回轉(zhuǎn)溢流能量進(jìn)行回收，并以電能的形式存儲和利用，形成油電混合動力挖掘機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用換向閥分別對馬達(dá)正向回轉(zhuǎn)與反向回轉(zhuǎn)的能量進(jìn)行回收；或是單獨(dú)對動臂勢能進(jìn)行回收，用電磁換向閥來控制動臂的動作、及動臂勢能的回收，利用動臂保持閥前的單向閥實(shí)現(xiàn)動臂油缸的大腔進(jìn)油路和回油路的自動切換，然后利用液控?fù)Q向閥實(shí)現(xiàn)蓄能器對能量收集、釋放。
[0004]無論是單獨(dú)回收回轉(zhuǎn)溢流能量還是單獨(dú)回收動臂勢能，都會造成一部分能量的浪費(fèi)；動臂下降時(shí)油缸輸出的功率密度大，因此油電混合動力系統(tǒng)的功率密度也大，這樣就會造成系統(tǒng)元件尺寸過大，價(jià)格較高，因此現(xiàn)有的油電混合動力挖掘機(jī)系統(tǒng)中不宜進(jìn)行動臂勢能回收。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，最大限度的對挖掘機(jī)系統(tǒng)損失的能量進(jìn)行回收，同時(shí)簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，元件尺寸較小，節(jié)約成本。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案:一種油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，包括液壓泵、發(fā)動機(jī)、主控閥、動臂油缸、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、回轉(zhuǎn)能量回收閥和動臂勢能回收閥，所述回轉(zhuǎn)能量回收閥的兩個(gè)進(jìn)油口分別與回轉(zhuǎn)馬達(dá)的八口和8 口相連，回轉(zhuǎn)能量回收閥的出油口與回轉(zhuǎn)蓄能器相連；
[0007]動臂勢能回收閥的進(jìn)油口與動臂油缸的無桿腔相連，動臂勢能回收閥的出油口與動臂蓄能器相連；
[0008]回轉(zhuǎn)蓄能器和動臂蓄能器的出油口均與能量釋放控制閥的進(jìn)油口相連；能量釋放回收閥的釋放油口與輔助馬達(dá)的進(jìn)油口相連，輔助馬達(dá)與液壓泵相連，輔助馬達(dá)與發(fā)動機(jī)同軸輸出動力。
[0009]所述回轉(zhuǎn)能量回收閥為并聯(lián)的第一順序閥和第二順序閥，第一順序閥的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)馬達(dá)的八口相連，第二順序閥的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)馬達(dá)的8 口相連，第一順序閥與第二順序閥的出油口均與回轉(zhuǎn)蓄能器相連。
[0010]優(yōu)選的，第一順序閥和第二順序閥為先導(dǎo)順序閥。
[0011]進(jìn)一步的，回轉(zhuǎn)能量回收閥與回轉(zhuǎn)蓄能器連通的油路上設(shè)有溢流閥。
[0012]更進(jìn)一步的，溢流閥與回轉(zhuǎn)蓄能器之間還具有單向閥。
[0013]動臂勢能回收閥包括液控?fù)Q向閥，其中液控?fù)Q向閥的口與主控閥的動臂聯(lián)相連，液控?fù)Q向閥的0 口與動臂蓄能器進(jìn)油口相連，液控?fù)Q向閥的2 口與動臂油缸的無桿腔相連。
[0014]進(jìn)一步的，液控?fù)Q向閥與動臂蓄能器連通的油路上設(shè)有減壓閥，減壓閥的？ 口與動臂油缸的無桿腔相連。
[0015]能量釋放控制閥包括第一換向閥、第二換向閥、第三換向閥、第一梭閥和第二梭閥，所述第二換向閥的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)蓄能器的出油口相連，第三換向閥的進(jìn)油口與動臂蓄能器的出油口相連；第二換向閥和第三換向閥出油口分別與第二梭閥的進(jìn)油口相連，第二梭閥的出油口與輔助馬達(dá)相連；第一梭閥的進(jìn)油口分別與回轉(zhuǎn)蓄能器和動臂蓄能器的出油口相連，第一梭閥的出油口與第一換向閥的進(jìn)油口相連，第一換向閥的出油口連接油箱。
[0016]所述輔助馬達(dá)為定量液壓馬達(dá)或變量液壓馬達(dá)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用油液混合動力系統(tǒng)，將動臂勢能和回轉(zhuǎn)溢流能量均回收至蓄能器中，在系統(tǒng)需要時(shí)可以為系統(tǒng)提供輔助動力。蓄能器的比功率較高，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速的吸收執(zhí)行機(jī)構(gòu)所釋放的能量，并在需要時(shí)直接釋放至輔助馬達(dá)，提高了能量回收系統(tǒng)的回收效率；最大限度的對挖掘機(jī)系統(tǒng)損失的能量進(jìn)行回收，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)原理圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)原理圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型中回轉(zhuǎn)能量回收閥6的原理圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型中動臂勢能回收閥10的原理圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型中能量釋放控制閥9的原理圖。
[0023]圖中:1、液壓泵；2、發(fā)動機(jī)；3、主控閥；4、動臂油缸；5、回轉(zhuǎn)馬達(dá)；6、回轉(zhuǎn)能量回收閥；7、回轉(zhuǎn)蓄能器；8、動臂蓄能器；9、能量釋放控制閥；10、動臂勢能回收閥；11、輔助馬達(dá)、12、第一順序閥；13、第二順序閥；14、溢流閥；15、第一換向閥；16、第二換向閥；17、第二梭閥；18、第三換向閥；19、減壓閥；20、液控?fù)Q向閥；21、溢流閥；22、單向閥。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0025]如圖2所示，一種油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，包括液壓泵1、發(fā)動機(jī)2、主控閥3、動臂油缸4、回轉(zhuǎn)馬達(dá)5、回轉(zhuǎn)能量回收閥6和動臂勢能回收閥10，所述回轉(zhuǎn)能量回收閥6的兩個(gè)進(jìn)油口分別與回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的4 口和8 口相連，回轉(zhuǎn)能量回收閥6的出油口與回轉(zhuǎn)蓄能器7相連；
[0026]動臂勢能回收閥10的進(jìn)油口與動臂油缸4的無桿腔相連，動臂勢能回收閥10的出油口與動臂蓄能器8相連；
[0027]回轉(zhuǎn)蓄能器7和動臂蓄能器8的出油口均與能量釋放控制閥9的進(jìn)油口相連；能量釋放回收閥9的釋放油口與輔助馬達(dá)11的進(jìn)油口相連，輔助馬達(dá)11與液壓泵1相連，輔助馬達(dá)11與發(fā)動機(jī)2同軸輸出動力。
[0028]回轉(zhuǎn)蓄能器7回收回轉(zhuǎn)溢流能量，動臂蓄能器8回收動臂勢能，能量釋放回收閥9在需要補(bǔ)充動力時(shí)開啟，將回收后的能量輸送至輔助馬達(dá)11，輔助馬達(dá)11與發(fā)動機(jī)2的輸出軸串聯(lián)，為系統(tǒng)提供混合的動力。
[0029]如圖3所示，所述回轉(zhuǎn)能量回收閥6為并聯(lián)的第一順序閥12和第二順序閥13，第一順序閥12的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的4 口相連，第二順序閥13的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的8口相連，第一順序閥12與第二順序閥13的出油口均與回轉(zhuǎn)蓄能器7相連?；剞D(zhuǎn)馬達(dá)5啟動時(shí)，進(jìn)油口壓力升高，回轉(zhuǎn)馬達(dá)5制動時(shí)出油口壓力升高，根據(jù)壓力較高的來選擇第一順序閥12或第二順序閥13的開啟，溢流的液壓油進(jìn)入蓄能器中進(jìn)行回收。
[0030]優(yōu)選的，第一順序閥12和第二順序閥13為先導(dǎo)順序閥。先導(dǎo)順序閥的泄漏口與油箱相連，以保證回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作壓力滿足要求，更加適用于高壓、小流量的場合。
[0031]進(jìn)一步的，回轉(zhuǎn)能量回收閥6與回轉(zhuǎn)蓄能器7連通的油路上設(shè)有溢流閥21。所述溢流閥21用于進(jìn)一步限制回收油液的最高壓力，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。
[0032]更進(jìn)一步的，溢流閥14與回轉(zhuǎn)蓄能器7之間還具有單向閥22。單向閥22具有反向截止功能，可以防止回收的高壓油回流對系統(tǒng)造成破壞。
[0033]如圖4所示，動臂勢能回收閥10包括液控?fù)Q向閥20，其中液控?fù)Q向閥20的口與主控閥3的動臂聯(lián)相連，液控?fù)Q向閥20的0 口與動臂蓄能器8進(jìn)油口相連，液控?fù)Q向閥20的2 口與動臂油缸4的無桿腔相連。液控?fù)Q向閥20根據(jù)動臂油缸4無桿腔內(nèi)壓力油的油液進(jìn)行換向，當(dāng)動臂上升或者微動作時(shí)，液控?fù)Q向閥20的閥芯位置為原始位置，所述主控閥3的動臂聯(lián)通過液控?fù)Q向閥與動臂油缸4的無桿腔連通；當(dāng)動臂迅速下降時(shí)，動臂油缸4的無桿腔壓力迅速上升，推動液控?fù)Q向閥20的閥芯動作，動臂油缸4無桿腔內(nèi)的液壓油通過液控?fù)Q向閥20進(jìn)入蓄能器。
[0034]進(jìn)一步的，液控?fù)Q向閥20與動臂蓄能器8連通的油路上設(shè)有減壓閥19，減壓閥19的？ 口與動臂油缸4的無桿腔相連。減壓閥19作壓力補(bǔ)償作用，使流過液控?fù)Q向閥20的流量保持相對穩(wěn)定。
[0035]如圖5所示，能量釋放控制閥9包括第一換向閥15、第二換向閥16、第三換向閥18、第一梭閥14和第二梭閥17，所述第二換向閥16的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)蓄能器7的出油口相連，第三換向閥18的進(jìn)油口與動臂蓄能器的出油口相連；第二換向閥16和第三換向閥18出油口分別與第二梭閥17的進(jìn)油口相連，第二梭閥17的出油口與輔助馬達(dá)11相連；第一梭閥14的進(jìn)油口分別與回轉(zhuǎn)蓄能器7和動臂蓄能器8的出油口相連，第一梭閥14的出油口與第一換向閥15的進(jìn)油口相連，第一換向閥15的出油口連接油箱。第一梭閥14和第二梭閥17限制液壓油的流向，防止液壓油反流破壞系統(tǒng)；第一換向閥15打開后可以使蓄能器內(nèi)沒有釋放完的油液經(jīng)第一梭閥14泄流入油箱。
[0036]所述輔助馬達(dá)11為定量液壓馬達(dá)或變量液壓馬達(dá)。
[0037]工作原理如下:
[0038]回轉(zhuǎn)馬達(dá)5啟動或者制動時(shí)候，回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的高壓油達(dá)到順序閥設(shè)定的溢流壓力？時(shí)，回轉(zhuǎn)能量回收閥6開始工作，高壓油通過回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的八口或8 口進(jìn)入第一順序閥12或第二順序閥13，第一順序閥12或第二順序閥13打開，將回轉(zhuǎn)溢流能量回收至回轉(zhuǎn)蓄能器7。所述第一順序閥12和第二順序閥13均為先導(dǎo)式順序閥，泄漏口與油箱相連，以保證回轉(zhuǎn)馬達(dá)工作壓力滿足要求，適用于高壓、小流量的場合。所述溢流閥21用于進(jìn)一步限制回收油液的最高壓力，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)；單向閥22具有反向截止功能，可以防止回收的高壓油回流對系統(tǒng)造成破壞。
[0039]動臂油缸4伸出以及微動作縮回時(shí)，動臂勢能回收閥10不工作，液控?fù)Q向閥20處于右位，主控閥3通過液控?fù)Q向閥20與動臂油缸4的無桿腔相連。
[0040]當(dāng)動臂油缸4快速縮回時(shí)，動臂勢能回收閥10工作，液控?fù)Q向閥20處于左位，動臂油缸4無桿腔內(nèi)的液壓油經(jīng)過液控?fù)Q向閥20進(jìn)入動臂蓄能器8回收動臂勢能，同時(shí)減壓閥19作壓力補(bǔ)償作用，使流過液控?fù)Q向閥20的流量保持相對穩(wěn)定。
[0041]當(dāng)系統(tǒng)工作需要補(bǔ)充動力時(shí)，能量釋放控制閥9工作，將存儲在回轉(zhuǎn)蓄能器7和動臂蓄能器8中的能量提供給輔助馬達(dá)11，輔助馬達(dá)11與發(fā)動機(jī)2 —起驅(qū)動主泵1運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)回轉(zhuǎn)蓄能器7或動臂蓄能器8內(nèi)具有可釋放油液時(shí)，將第二換向閥16或第三換向閥18打開，壓力油經(jīng)過第二梭閥17進(jìn)入輔助馬達(dá)11 ；當(dāng)挖掘機(jī)停機(jī)后，打開第一換向閥15，蓄能器內(nèi)沒有釋放完的油液經(jīng)第一梭閥14泄流入油箱。
[0042]本實(shí)用新型將動臂勢能和回轉(zhuǎn)溢流能量均回收至蓄能器中，在系統(tǒng)需要時(shí)可以為系統(tǒng)提供輔助動力，提高了能量回收系統(tǒng)的回收效率，最大限度的對挖掘機(jī)系統(tǒng)損失的能量進(jìn)行回收。
【權(quán)利要求】
1.一種油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，包括液壓泵(1)、發(fā)動機(jī)(2)、主控閥(3)、動臂油缸(4)和回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)，其特征在于:還包括回轉(zhuǎn)能量回收閥(6)和動臂勢能回收閥(10)，所述回轉(zhuǎn)能量回收閥(6)的兩個(gè)進(jìn)油口分別與回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)的A口和B 口相連，回轉(zhuǎn)能量回收閥(6)的出油口與回轉(zhuǎn)蓄能器(7)相連； 動臂勢能回收閥(10)的進(jìn)油口與動臂油缸(4)的無桿腔相連，動臂勢能回收閥(10)的出油口與動臂蓄能器(8)相連； 回轉(zhuǎn)蓄能器(7)和動臂蓄能器(8)的出油口均與能量釋放控制閥(9)的進(jìn)油口相連；能量釋放回收閥(9)的釋放油口與輔助馬達(dá)(11)的進(jìn)油口相連，輔助馬達(dá)(11)與液壓泵(1)相連，輔助馬達(dá)(11)與發(fā)動機(jī)⑵同軸輸出動力。
2.如權(quán)利要求1所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述回轉(zhuǎn)能量回收閥(6)為并聯(lián)的第一順序閥(12)和第二順序閥(13)，第一順序閥(12)的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)的A 口相連，第二順序閥(13)的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)的B 口相連，第一順序閥(12)與第二順序閥(13)的出油口均與回轉(zhuǎn)蓄能器(7)相連。
3.如權(quán)利要求2所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:第一順序閥(12)和第二順序閥(13)為先導(dǎo)順序閥。
4.如權(quán)利要求3所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:回轉(zhuǎn)能量回收閥(6)與回轉(zhuǎn)蓄能器(7)連通的油路上設(shè)有溢流閥(21)。
5.如權(quán)利要求4所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:溢流閥(14)與回轉(zhuǎn)蓄能器(7)之間還具有單向閥(22)。
6.如權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:動臂勢能回收閥(10)包括液控?fù)Q向閥(20)，其中液控?fù)Q向閥(20)的C 口與主控閥(3)的動臂聯(lián)相連，液控?fù)Q向閥(20)的D 口與動臂蓄能器(8)進(jìn)油口相連，液控?fù)Q向閥(20)的E 口與動臂油缸(4)的無桿腔相連。
7.如權(quán)利要求6所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:液控?fù)Q向閥(20)與動臂蓄能器(8)連通的油路上設(shè)有減壓閥(19)，減壓閥(19)的F 口與動臂油缸(4)的無桿腔相連。
8.如權(quán)利要求7所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:能量釋放控制閥(9)包括第一換向閥(15)、第二換向閥(16)、第三換向閥(18)、第一梭閥(14)和第二梭閥(17)，所述第二換向閥(16)的進(jìn)油口與回轉(zhuǎn)蓄能器(7)的出油口相連，第三換向閥(18)的進(jìn)油口與動臂蓄能器的出油口相連；第二換向閥(16)和第三換向閥(18)出油口分別與第二梭閥(17)的進(jìn)油口相連，第二梭閥(17)的出油口與輔助馬達(dá)(11)相連；第一梭閥(14)的進(jìn)油口分別與回轉(zhuǎn)蓄能器(7)和動臂蓄能器⑶的出油口相連，第一梭閥(14)的出油口與第一換向閥(15)的進(jìn)油口相連，第一換向閥(15)的出油口連接油箱。
9.如權(quán)利要求8所述的油液混合動力的挖掘機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助馬達(dá)(11)為定量液壓馬達(dá)或變量液壓馬達(dá)。
【文檔編號】E02F9/20GK204199367SQ201420533426
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】秦家升, 王振興, 費(fèi)樹輝, 史繼江, 孫本強(qiáng), 劉實(shí)現(xiàn), 尹超, 董玉忠, 夏炎, 牛東東, 王緒通, 孫忠永, 鄭華 申請人:徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司