專利名稱：一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法及裝置。
背景技術(shù)：
液壓挖掘機(jī)是一種典型的周期性作業(yè)設(shè)備，動(dòng)臂的下降是其工作周期的一個(gè)典型 環(huán)節(jié)。當(dāng)液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂下降時(shí)，普通液壓挖掘機(jī)是通過(guò)控制閥的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)工作臂的 下降速度，通過(guò)關(guān)閉控制閥實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂下降運(yùn)動(dòng)的停止。普通液壓挖掘機(jī)通常沒(méi)有能量回 收裝置，動(dòng)臂下放過(guò)程中釋放的勢(shì)能大部分消耗在控制閥上，造成了能量的浪費(fèi)。
混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)由于裝有蓄電池和發(fā)電機(jī)，理論上可以把液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂下 降過(guò)程中的勢(shì)能回收成電能并存儲(chǔ)于蓄電池中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)做功。 現(xiàn)有的油電混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法大多采用在動(dòng)臂液壓缸回油路上串 接液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)把動(dòng)臂的勢(shì)能回收成電能。由于液壓挖 掘機(jī)動(dòng)臂下降過(guò)程中可以進(jìn)行能量回收的時(shí)間通常小于2秒鐘，且回收過(guò)程中液壓油的 壓力波動(dòng)大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)工作在低效率區(qū)、能量回收的效率非常低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法及裝置，以提 高液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能的回收效率。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法，其特征在于，先通過(guò)蓄能器把液壓缸回縮過(guò) 程中的勢(shì)能儲(chǔ)存，再將蓄能器中的儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能的回 收。所述儲(chǔ)存勢(shì)能的方式是將勢(shì)能轉(zhuǎn)換成壓力能。
所述的蓄能器和發(fā)電機(jī)之間通過(guò)比例閥連接以控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，其特征在于，包括液壓缸、油箱、儲(chǔ)能器、 馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置；所述的液壓缸的一端通過(guò)第一電磁陶與油箱連接；另一端通 過(guò)第二電磁閥與油箱連接；所述的液壓缸的無(wú)桿端與儲(chǔ)能器通過(guò)第三電磁閥連接；所述 的儲(chǔ)能器通過(guò)第四電磁閥、馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連接；所述的發(fā)電機(jī)與儲(chǔ)能裝置電連接。
所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置還包括控制器，所述的控制器與第一電磁閥、 第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的控制端連接。
所述的第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥均為二位二通電磁閥。
所述的第四電磁閥為二位二通比例閥。
所述的發(fā)電機(jī)通過(guò)逆變器與儲(chǔ)能裝置連接。
有益效果
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能的高效回收，其原理是巧妙地通過(guò)蓄能器的儲(chǔ)能 作用改變了液壓油用于發(fā)電的工作時(shí)間，給勢(shì)能的回收提供了有效的緩沖，另外，通過(guò) 比例閥的節(jié)流控制減小了發(fā)電過(guò)程中液壓油的壓力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速的調(diào) 節(jié)，提高了發(fā)電機(jī)的工作效率，進(jìn)而提高了能量回收的效率。
通過(guò)蓄能器把液壓缸回縮過(guò)程中的勢(shì)能先轉(zhuǎn)換成壓力能，然后通過(guò)控制器的控制， 把蓄能器中的壓力油用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于蓄能器的儲(chǔ)能作用，避免了現(xiàn)有能量 回收只能發(fā)生在液壓缸縮回時(shí)的不足，有效延長(zhǎng)了能量回收的時(shí)間。
通過(guò)控制器調(diào)整二位二通比例閥的開(kāi)度，保持液壓油流過(guò)發(fā)電機(jī)時(shí)的壓差基本保持 不變，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，確保發(fā)電機(jī)工作在高效率區(qū)。由此克服了原有的 勢(shì)能回收裝置勢(shì)能回收效率低的缺點(diǎn)。


圖1為液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能能量回收裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面實(shí)例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制發(fā)明的范圍。 實(shí)施例h
如圖1所示，油電混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，包括液壓缸3、控制器l、蓄能器2、 二位二通電磁閥4、 5和7、 二位二通比例閥6 (其中二位二通電磁閥 4、 7和5和二位二通比例閥6分別對(duì)應(yīng)發(fā)明內(nèi)容部分的第一電磁閥、第二電磁闊、第 三電磁閥和第四電磁閥)、發(fā)電機(jī)9、液壓馬達(dá)IO、逆變器ll、儲(chǔ)能器12和油箱8， 二 位二通電磁閥4、 5和7均為常閉電磁閥，二位二通比例閥6為常閉比例閥，二位二通 電磁閥4安裝在液壓缸3有桿腔油口和油箱8之間，二位二通電磁閥7安裝在液壓缸3 無(wú)桿腔油口和油箱8之間，二位二通電磁閥5—端與液壓缸3無(wú)桿腔的油口相連，另 一端與二位二通比例闊6相連。蓄能器2安裝在二位二通電磁閥5和二位二通比例閥6 之間。二位二通比例閥6之后依次串接了液壓馬達(dá)10、發(fā)電機(jī)9、逆變器ll和儲(chǔ)能器 12?？刂破?的輸出分別與二位二通電磁闊4、 5、 7、 二位二通比例閥6和發(fā)電機(jī)9相 連。另外需要說(shuō)明的是圖1中的標(biāo)號(hào)8對(duì)應(yīng)的是同一個(gè)油箱，畫成多個(gè)只是行業(yè)畫 圖的標(biāo)準(zhǔn)。
該裝置的工作過(guò)程如下當(dāng)液壓缸3的活塞桿縮回時(shí)，如果不需要進(jìn)行能量回收， 則開(kāi)啟二位二通電磁閥4、 7，關(guān)閉二位二通電磁閥5和二位二通比例閥6，油箱8中 的液壓油通過(guò)二位二通電磁闊4進(jìn)入液壓缸3的有桿腔，液壓缸3無(wú)桿腔中的液壓油 通過(guò)二位二通電磁閥7回油箱；如果需要進(jìn)行能量回收，則先關(guān)閉二位二通電磁閥7 和二位二通比例閥6，再接通二位二通電磁閥4、 5，油箱8中的液壓油通過(guò)二位二通 電磁閥4進(jìn)入液壓缸3的有桿腔，液壓缸3無(wú)桿腔中的液壓油被充入到蓄能器2中。 當(dāng)需要進(jìn)行能量回收時(shí)，控制器1關(guān)閉二位二通電磁閥5、 7，接通二位二通電磁閥4 和二位二通比例閥6，蓄能器2中的壓力油流入液壓馬達(dá)10，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)9發(fā)電，發(fā) 電機(jī)9產(chǎn)生的電能通過(guò)逆變器11存儲(chǔ)在儲(chǔ)能器12中。
通過(guò)蓄能器2把液壓缸3回縮過(guò)程中的勢(shì)能先轉(zhuǎn)換成壓力能，然后通過(guò)控制器1 的控制，把蓄能器2中的壓力油用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)9發(fā)電。由于蓄能器2的儲(chǔ)能作用， 避免了現(xiàn)有能量回收只能發(fā)生在液壓缸3縮回時(shí)的不足，有效延長(zhǎng)了能量回收的時(shí)間。
通過(guò)控制器1調(diào)整二位二通比例閥6的開(kāi)度，保持液壓油流過(guò)發(fā)電機(jī)9時(shí)的壓差 基本保持不變，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)9輸出穩(wěn)定的電能以及實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)9工作轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，確 保發(fā)電機(jī)9工作在高效率區(qū)。
權(quán)利要求
1、一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法，其特征在于，先通過(guò)蓄能器把液壓缸回縮過(guò)程中的勢(shì)能儲(chǔ)存，再將蓄能器中的儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能的回收。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法，其特征在于，所述儲(chǔ)存 勢(shì)能的方式是將勢(shì)能轉(zhuǎn)換成壓力能。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法，其特征在于，所述的 蓄能器和發(fā)電機(jī)之間通過(guò)比例閥連接以控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
4、 一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，其特征在于，包括液壓缸、油箱、儲(chǔ)能器、 馬達(dá)、發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置；所述的液壓缸的一端通過(guò)第一電磁閥與油箱連接；另 一端通過(guò)第二電磁閥與油箱連接；所述的液壓缸的無(wú)桿端與儲(chǔ)能器通過(guò)第三電磁 閥連接；所述的儲(chǔ)能器通過(guò)第四電磁閥、馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連接；所述的發(fā)電機(jī)與儲(chǔ) 能裝置電連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，其特征在于，還包括控制 器，所述的控制器與第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的控制 端連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，其特征在于，所述的第一 電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥均為二位二通電磁閥。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，其特征在于，所述的第四 電磁閥為二位二通比例閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4~7任一項(xiàng)所述的液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收裝置，其特征在于，所 述的發(fā)電機(jī)通過(guò)逆變器與儲(chǔ)能裝置連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能回收方法和裝置，該方法為先通過(guò)蓄能器把液壓缸回縮過(guò)程中的勢(shì)能儲(chǔ)存，再將蓄能器中的儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能的回收。所述儲(chǔ)存勢(shì)能的方式是將勢(shì)能轉(zhuǎn)換成壓力能。所述的蓄能器和發(fā)電機(jī)之間通過(guò)比例閥連接以控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了液壓挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能的高效回收，其原理是巧妙地通過(guò)蓄能器的儲(chǔ)能作用改變了液壓油用于發(fā)電的工作時(shí)間，給勢(shì)能的回收提供了有效的緩沖，另外，通過(guò)比例閥的節(jié)流控制減小了發(fā)電過(guò)程中液壓油的壓力波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，進(jìn)而提高了能量回收的效率。
文檔編號(hào)H02J7/14GK101435451SQ20081014387
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者劉少軍, 黃中華 申請(qǐng)人:中南大學(xué)