一种挖掘机动臂势能回收系统 |
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| 申请号 | CN201510774796.0 | 申请日 | 2015-11-14 | 公开(公告)号 | CN106703098A | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 由国峰; | 发明人 | 由国峰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 一种挖掘机动臂 势能 回收系统，具有结构简单、回收效率高、回收速度可控、回收 能量 再利用范围广等优点。包括 电子 控制系统、油箱、变量 液压 泵 、动臂 液压泵 、换向 阀 、 节流阀 a、变量 马 达、 离合器 、 齿轮 变速器 、发 电机 、节流阀b、 蓄 电池 ；所述电子控制系统的输出端分别连接换向阀、节流阀a、节流阀b、变量马达的一端，所述换向阀的另一端分别与动臂液压泵、节流阀a、节流阀b相连,动臂液压泵连接变量液压泵；所述节流阀a的一端分别连接变量马达、节流阀b的一端，所述变量马达的一端连接离合器，离合器的一端连接齿轮变速器，齿轮变速器的一端连接发电机，发电机的一端连接 蓄电池 ，所述变量马达和变量液压泵的输出端连接到油箱内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种挖掘机动臂势能回收系统，包括电子控制系统（9）、油箱（12）、变量液压泵（1）、动臂液压缸（2）、换向阀（3）、节流阀a（4）、变量马达（5）、离合器（6）、齿轮变速器（7）、发电机（8）、节流阀b（10）、蓄电池（11）；其特征在于：所述电子控制系统（9）的输出端分别连接换向阀（3）、节流阀a（4）、节流阀b（10）、变量马达（5）的一端，所述换向阀（3）的另一端分别与动臂液压缸（2）、节流阀a（4）、节流阀b（10）相连, 动臂液压缸（2）连接变量液压泵（1）；所述节流阀a（4）的一端分别连接变量马达（5）、节流阀b（10）的一端，所述变量马达（5）的一端连接离合器（6），离合器（6）的一端连接齿轮变速器（7），齿轮变速器（7）的一端连接发电机（8），发电机（8）的一端连接蓄电池（11），所述变量马达（5）和变量液压泵（1）的输出端连接到油箱（12）内。 |
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| 说明书全文 | 一种挖掘机动臂势能回收系统技术领域[0001] 本发明属于液压挖掘机技术领域，具体地涉及一种挖掘机动臂势能回收系统。 背景技术[0002] 液压挖掘机工况恶劣、油耗大，因此研究其节能控制具有巨大的经济效益。目前，液压挖掘机系统中逐步引入了混合动力设计方法，主要结构包括串联式、并联式和混联式，其机理在于通过在动力侧引入动力源电机和储存单元电池, 改善挖掘机用柴油发动机的工作状况，从而实现挖掘机的节能低油耗特性。 [0003] 普通挖掘机在正常的工况下，15s之内完成一个工作循环，每个循环中动臂、斗杆、铲斗等都有一次下降，其速度可通过调节多路阀回油口的开度来控制，因此对这一部分势能进行回收可带来非常可观的节能效果。若不加以回收，在下降过程中产生的势能除了小部分以动能的形式继续存在外，其余大部分将以热能的形式耗散, 这会带来液压系统的发热问题, 并对系统中的元器件形成一定程度的破坏, 因此研究动臂、斗杆、铲斗下降的势能回收问题对于延长挖掘机的寿命、提高挖掘机能量的利用率具有重大意义。 [0004] 目前国内关于液压系统的势能回收已经有了一定的研究, 但其液压部分的势能回收系统不适用于液压挖掘机的能量回收, 因此很有必要对液压挖掘机能量回收系统加以分析研究。 发明内容[0005] 本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种挖掘机动臂势能回收系统；本发明具有结构简单、回收效率高、回收速度可控、回收能量再利用范围广等优点。 [0006] 为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。 [0007] 本发明一种挖掘机动臂势能回收系统，包括电子控制系统、油箱、变量液压泵、动臂液压缸、换向阀、节流阀a、变量马达、离合器、齿轮变速器、发电机、节流阀b、蓄电池；其结构要点是：所述电子控制系统的输出端分别连接换向阀、节流阀a、节流阀b、变量马达的一端，所述换向阀的另一端分别与动臂液压缸、节流阀a、节流阀b相连, 动臂液压缸连接变量液压泵；所述节流阀a的一端分别连接变量马达、节流阀b的一端，所述变量马达的一端连接离合器，离合器的一端连接齿轮变速器，齿轮变速器的一端连接发电机，发电机的一端连接蓄电池，所述变量马达和变量液压泵的输出端连接到油箱内。 [0008] 作为本发明的一种优选方案，所述发电机为永磁同步电机。 [0009] 作为本发明的另一种优选方案，所述发电机与蓄电池之间通过逆变器相互连接。 [0010] 作为本发明的另一种优选方案，所述蓄电池采用镍氢电池组。 [0011] 本发明的有益效果是。 [0012] 1、本发明提供的一种挖掘机动臂势能回收系统，动臂势能回收系统回收的能量最终的存在形式为储存在镍氢电池组中的化学能, 可以方便地实现能量的再利用；在混合动力液压挖掘机上, 在原有混合动力改善动力侧发动机的工作状况节油外, 通过回收动臂势能能够进一步改善系统的油耗特性。能改善发动机工作状况提高燃油效率外, 可以通过动臂势能回收进一步提升系统的节能效果, 并且能量回收系统具有结构简单、回收效率高、回收速度可控、回收能量再利用范围广等优点。 [0013] 2、本发明挖掘机动臂势能回收系统，通过在动力侧引入电机、电池, 能改善发动机的工作点波动, 实现发动机的节能低油耗控制；混合动力液压挖掘机中引入动臂势能回收结构, 能带来额外的节能效果, 回收能量的效率能维持在0.2左右, 可以实现回收能量储存、再利用, 进一步提升并联式混合动力液压挖掘机的节能效果, 并且有动臂势能回收的并联式混合动力液压挖掘机不会对原系统特性带来负面影响。附图说明 [0014] 图 1是本发明一种挖掘机动臂势能回收系统的结构连接示意图。 [0015] 图2 是本发明一种挖掘机动臂势能回收系统的混合动力液压挖掘机结构框图。 [0016] 图中标记：1为变量液压泵、2为动臂液压缸、3为换向阀、4为节流阀a、5为变量马达、6为离合器、7为齿轮变速器、8为发电机、9为电子控制系统、10 为节流阀b、11为蓄电池、12 为油箱。 具体实施方式[0017] 参见附图1所示，本发明一种挖掘机动臂势能回收系统，包括电子控制系统9、油箱12、变量液压泵1、动臂液压缸2、换向阀3、节流阀a4、变量马达5、离合器6、齿轮变速器7、发电机8、节流阀b10、蓄电池11；其结构要点是：所述电子控制系统9的输出端分别连接换向阀3、节流阀a4、节流阀b10、变量马达5的一端，所述换向阀3的另一端分别与动臂液压缸2、节流阀a4、节流阀b4相连, 动臂液压缸2连接变量液压泵1；所述节流阀a4的一端分别连接变量马达5、节流阀b10的一端，所述变量马达5的一端连接离合器6，离合器6的一端连接齿轮变速器7，齿轮变速器7的一端连接发电机8，发电8机的一端连接蓄电池 11，所述变量马达5和变量液压泵1的输出端连接到油箱12内。 [0018] 所述发电机8为永磁同步电机。 [0019] 所述发电机8与蓄电池11之间通过逆变器相互连接。 [0020] 所述蓄电池采用镍氢电池组。 [0021] 如图2所示，为本发明一种挖掘机动臂势能回收系统的混合动力液压挖掘机结构图；图中，包括发动机、电机、双泵、液压阀组、动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸，液压能量回收单元、离合器、齿轮变速箱、DC/AC逆变器、镍氢电池组；所述发动机、电机与双泵同轴相连, 共同驱动双泵结构带动动臂、斗杆、铲斗上的液压缸实现规定的复合动作。当挖掘机处于挖掘作业时, 电机起电动助力作用, 蓄电池放电供给电机；当挖掘机处于轻载回转、动臂下降等轻载状态时, 电机处于发电模式吸收多余的发动机能量并储存在电池中。液压能量回收单元通过离合器和齿轮变速箱与电机相连, 当动臂下降时, 挖掘机外负载需求功率很小, 电机处于发电状态, 此时控制离合器吸合, 因而可以通过电机发电向蓄电池充电实现动臂势能的回收；当动臂下降结束时, 需要控制离合器松开；动臂势能回收经历的能量转变为: 势能→液压能→机械能→化学能。 |
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