本發(fā)明屬于液壓挖掘機技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液壓挖掘機工況惡劣、油耗大，因此研究其節(jié)能控制具有巨大的經(jīng)濟效益。目前，液壓挖掘機系統(tǒng)中逐步引入了混合動力設(shè)計方法，主要結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式，其機理在于通過在動力側(cè)引入動力源電機和儲存單元電池, 改善挖掘機用柴油發(fā)動機的工作狀況，從而實現(xiàn)挖掘機的節(jié)能低油耗特性。

普通挖掘機在正常的工況下，15s之內(nèi)完成一個工作循環(huán)，每個循環(huán)中動臂、斗桿、鏟斗等都有一次下降，其速度可通過調(diào)節(jié)多路閥回油口的開度來控制，因此對這一部分勢能進(jìn)行回收可帶來非常可觀的節(jié)能效果。若不加以回收，在下降過程中產(chǎn)生的勢能除了小部分以動能的形式繼續(xù)存在外，其余大部分將以熱能的形式耗散, 這會帶來液壓系統(tǒng)的發(fā)熱問題, 并對系統(tǒng)中的元器件形成一定程度的破壞, 因此研究動臂、斗桿、鏟斗下降的勢能回收問題對于延長挖掘機的壽命、提高挖掘機能量的利用率具有重大意義。

目前國內(nèi)關(guān)于液壓系統(tǒng)的勢能回收已經(jīng)有了一定的研究, 但其液壓部分的勢能回收系統(tǒng)不適用于液壓挖掘機的能量回收, 因此很有必要對液壓挖掘機能量回收系統(tǒng)加以分析研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對上述問題，彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、回收效率高、回收速度可控、回收能量再利用范圍廣等優(yōu)點。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)，包括電子控制系統(tǒng)、油箱、變量液壓泵、動臂液壓缸、換向閥、節(jié)流閥a、變量馬達(dá)、離合器、齒輪變速器、發(fā)電機、節(jié)流閥b、蓄電池；其結(jié)構(gòu)要點是：所述電子控制系統(tǒng)的輸出端分別連接換向閥、節(jié)流閥a、節(jié)流閥b、變量馬達(dá)的一端，所述換向閥的另一端分別與動臂液壓缸、節(jié)流閥a、節(jié)流閥b相連, 動臂液壓缸連接變量液壓泵；所述節(jié)流閥a的一端分別連接變量馬達(dá)、節(jié)流閥b的一端，所述變量馬達(dá)的一端連接離合器，離合器的一端連接齒輪變速器，齒輪變速器的一端連接發(fā)電機，發(fā)電機的一端連接蓄電池，所述變量馬達(dá)和變量液壓泵的輸出端連接到油箱內(nèi)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述發(fā)電機為永磁同步電機。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述發(fā)電機與蓄電池之間通過逆變器相互連接。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述蓄電池采用鎳氫電池組。

本發(fā)明的有益效果是。

1、本發(fā)明提供的一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)，動臂勢能回收系統(tǒng)回收的能量最終的存在形式為儲存在鎳氫電池組中的化學(xué)能, 可以方便地實現(xiàn)能量的再利用；在混合動力液壓挖掘機上, 在原有混合動力改善動力側(cè)發(fā)動機的工作狀況節(jié)油外, 通過回收動臂勢能能夠進(jìn)一步改善系統(tǒng)的油耗特性。能改善發(fā)動機工作狀況提高燃油效率外, 可以通過動臂勢能回收進(jìn)一步提升系統(tǒng)的節(jié)能效果, 并且能量回收系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、回收效率高、回收速度可控、回收能量再利用范圍廣等優(yōu)點。

2、本發(fā)明挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)，通過在動力側(cè)引入電機、電池, 能改善發(fā)動機的工作點波動, 實現(xiàn)發(fā)動機的節(jié)能低油耗控制；混合動力液壓挖掘機中引入動臂勢能回收結(jié)構(gòu), 能帶來額外的節(jié)能效果, 回收能量的效率能維持在0.2左右, 可以實現(xiàn)回收能量儲存、再利用, 進(jìn)一步提升并聯(lián)式混合動力液壓挖掘機的節(jié)能效果, 并且有動臂勢能回收的并聯(lián)式混合動力液壓挖掘機不會對原系統(tǒng)特性帶來負(fù)面影響。

附圖說明

圖 1是本發(fā)明一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連接示意圖。

圖2 是本發(fā)明一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)的混合動力液壓挖掘機結(jié)構(gòu)框圖。

圖中標(biāo)記：1為變量液壓泵、2為動臂液壓缸、3為換向閥、4為節(jié)流閥a、5為變量馬達(dá)、6為離合器、7為齒輪變速器、8為發(fā)電機、9為電子控制系統(tǒng)、10 為節(jié)流閥b、11為蓄電池、12 為油箱。

具體實施方式

參見附圖1所示，本發(fā)明一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)，包括電子控制系統(tǒng)9、油箱12、變量液壓泵1、動臂液壓缸2、換向閥3、節(jié)流閥a4、變量馬達(dá)5、離合器6、齒輪變速器7、發(fā)電機8、節(jié)流閥b10、蓄電池11；其結(jié)構(gòu)要點是：所述電子控制系統(tǒng)9的輸出端分別連接換向閥3、節(jié)流閥a4、節(jié)流閥b10、變量馬達(dá)5的一端，所述換向閥3的另一端分別與動臂液壓缸2、節(jié)流閥a4、節(jié)流閥b4相連, 動臂液壓缸2連接變量液壓泵1；所述節(jié)流閥a4的一端分別連接變量馬達(dá)5、節(jié)流閥b10的一端，所述變量馬達(dá)5的一端連接離合器6，離合器6的一端連接齒輪變速器7，齒輪變速器7的一端連接發(fā)電機8，發(fā)電8機的一端連接蓄電池11，所述變量馬達(dá)5和變量液壓泵1的輸出端連接到油箱12內(nèi)。

所述發(fā)電機8為永磁同步電機。

所述發(fā)電機8與蓄電池11之間通過逆變器相互連接。

所述蓄電池采用鎳氫電池組。

如圖2所示，為本發(fā)明一種挖掘機動臂勢能回收系統(tǒng)的混合動力液壓挖掘機結(jié)構(gòu)圖；圖中，包括發(fā)動機、電機、雙泵、液壓閥組、動臂液壓缸、斗桿液壓缸、鏟斗液壓缸，液壓能量回收單元、離合器、齒輪變速箱、DC/AC逆變器、鎳氫電池組；所述發(fā)動機、電機與雙泵同軸相連, 共同驅(qū)動雙泵結(jié)構(gòu)帶動動臂、斗桿、鏟斗上的液壓缸實現(xiàn)規(guī)定的復(fù)合動作。當(dāng)挖掘機處于挖掘作業(yè)時, 電機起電動助力作用, 蓄電池放電供給電機；當(dāng)挖掘機處于輕載回轉(zhuǎn)、動臂下降等輕載狀態(tài)時, 電機處于發(fā)電模式吸收多余的發(fā)動機能量并儲存在電池中。液壓能量回收單元通過離合器和齒輪變速箱與電機相連, 當(dāng)動臂下降時, 挖掘機外負(fù)載需求功率很小, 電機處于發(fā)電狀態(tài), 此時控制離合器吸合, 因而可以通過電機發(fā)電向蓄電池充電實現(xiàn)動臂勢能的回收；當(dāng)動臂下降結(jié)束時, 需要控制離合器松開；動臂勢能回收經(jīng)歷的能量轉(zhuǎn)變?yōu)? 勢能→液壓能→機械能→化學(xué)能。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。