本發(fā)明涉及一種液壓混合動(dòng)力挖掘機(jī)系統(tǒng)，屬于挖掘機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，各國(guó)都已將降低能源損耗、保護(hù)環(huán)境提上日程。同時(shí)，能效比是液壓挖掘機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵參數(shù)之一，因此液壓挖掘機(jī)的節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用尤為必要。

目前，油液混合動(dòng)力技術(shù)研究已列入國(guó)家十三五科技支撐計(jì)劃，基于挖掘機(jī)能量回收的液壓混合動(dòng)力節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用，主要是對(duì)挖掘機(jī)動(dòng)臂勢(shì)能、回轉(zhuǎn)制動(dòng)能進(jìn)行回收，回收的能量通過(guò)蓄能器存儲(chǔ)?，F(xiàn)有的挖掘機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和現(xiàn)有液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)分別如圖1、圖2所示。如圖1所示，當(dāng)動(dòng)臂下降與鏟斗同時(shí)作業(yè)時(shí)，通過(guò)一個(gè)主泵(圖1中第三變量液壓泵4)驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂油缸(圖1中第一油缸6)伸出和鏟斗油缸(圖1中第二油缸7)伸縮，流量分配依靠控制閥(圖1中第二控制閥5-2和第三控制閥5-3)來(lái)調(diào)節(jié)。但當(dāng)回收動(dòng)臂勢(shì)能時(shí)，如圖2所示，現(xiàn)有液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)采用回收閥(圖2中第六控制閥)使動(dòng)臂油缸(圖2中第二油缸)大腔與蓄能器(圖2中蓄能器15)連通，通過(guò)一個(gè)主泵(圖2中第二變量液壓泵3)驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂油缸(圖2中第一油缸6)伸出和鏟斗油缸(圖2中第二油缸7)伸縮，由于動(dòng)臂油缸大腔壓力受蓄能器壓力影響而不穩(wěn)定，所以此時(shí)動(dòng)臂和鏟斗復(fù)合作業(yè)難以控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種液壓混合動(dòng)力挖掘機(jī)系統(tǒng)，既能在動(dòng)臂勢(shì)能回收時(shí)避免動(dòng)臂和鏟斗復(fù)合操作干涉，又能提高回收能量釋放利用時(shí)的效率；具有操作性好、傳動(dòng)效率高等特征。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種液壓混合動(dòng)力挖掘機(jī)系統(tǒng)，主要由動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)回路和能量收放回路構(gòu)成，包括第一變量液壓泵、第二變量液壓泵、第三變量液壓泵、主閥、第一油缸、第二油缸、風(fēng)扇、用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇工作的第一液壓馬達(dá)、第四控制閥、第五控制閥、第六控制閥、蓄能器、安全閥、第七控制閥以及用于輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)第三變量液壓泵的第二液壓馬達(dá)，主閥包括第一控制閥、第二控制閥和第三控制閥，第一油缸為鏟斗油缸，用于驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)鏟斗裝置挖掘、卸載工作；第二油缸為動(dòng)臂油缸，用于驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)動(dòng)臂升降工作；油箱與第一變量液壓泵、第二變量液壓泵、第三變量液壓泵的進(jìn)油口連接；第一變量液壓泵的出油口與第六控制閥的油口A連接，并通過(guò)第一單向閥與第五控制閥的進(jìn)油口連接；第五控制閥的出油口與第一液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接；第六控制閥的油口D與第二油缸有桿腔連接，第二油缸無(wú)桿腔與第六控制閥的油口C連接，第六控制閥的油口B通過(guò)第二單向閥與蓄能器連接；蓄能器與安全閥進(jìn)油口連接，并通過(guò)第三單向閥與第四控制閥、第七控制閥的進(jìn)油口連接，第四控制閥的出油口與第一液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接；第七控制閥的出油口與第二液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接；第二變量液壓泵的出油口與第二控制閥的油口A、第三控制閥的油口A連接，第二控制閥的油口B與第二油缸無(wú)桿腔連接，第二控制閥的油口C與第二油缸有桿腔連接，第二控制閥的油口D與油箱連接；第三控制閥的油口B與第一油缸無(wú)桿腔連接，第三控制閥的油口C與第一油缸有桿腔連接；第三變量液壓泵的出油口與第一控制閥的進(jìn)油口連接，第一控制閥的出油口與第二油缸無(wú)桿腔連接；風(fēng)扇與第一液壓馬達(dá)機(jī)械連接，第二液壓馬達(dá)與第三變量液壓泵機(jī)械連接；第一液壓馬達(dá)、第二液壓馬達(dá)、安全閥的出油口均與油箱連接。

其中，第一變量液壓泵、第二變量液壓泵、第三變量液壓泵、第六控制閥、第二控制閥、第一控制閥及第二油缸構(gòu)成動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)回路；第一變量液壓泵、第六控制閥、第二油缸、第四控制閥、第五控制閥、第一液壓馬達(dá)、風(fēng)扇、安全閥、第七控制閥及第二液壓馬達(dá)構(gòu)成能量收放回路。

優(yōu)選地，所述第六控制閥能控制第二油缸縮回動(dòng)作速度，以控制動(dòng)臂下降速度，又能控制第二油缸無(wú)桿腔油液回收進(jìn)入蓄能器儲(chǔ)存起來(lái)。

優(yōu)選地，所述蓄能器根據(jù)油溫、水溫及自身狀態(tài)，控制第四控制閥、第五控制閥、第六控制閥、第七控制閥的開關(guān)動(dòng)作，安全閥控制蓄能器的壓力不超過(guò)設(shè)定值。

優(yōu)選地，所述蓄能器驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)工作，帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)進(jìn)行散熱。

優(yōu)選地，所述蓄能器能分別或同時(shí)用于驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)和第二液壓馬達(dá)。

優(yōu)選地，動(dòng)臂下降時(shí)，第一變量液壓泵驅(qū)動(dòng)第二油缸縮回的同時(shí)，第一變量液壓泵通過(guò)控制第五控制閥驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)工作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既能在動(dòng)臂勢(shì)能回收時(shí)避免動(dòng)臂和鏟斗復(fù)合操作干涉，又能在回收能量釋放利用時(shí)效率最高，使操作性好、能量利用效率高。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有挖掘機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

圖2為現(xiàn)有液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)；

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、油箱，2、第一變量液壓泵，3、第二變量液壓泵，4、第三變量液壓泵，5、主閥，5-1、第一控制閥，5-2、第二控制閥，5-3、第三控制閥，6、第一油缸7、第二油缸，8、風(fēng)扇，9、第一液壓馬達(dá)，10、第四控制閥，11、第五控制閥，12、第六控制閥，13、第一單向閥，14、第二單向閥，15、蓄能器，16、第三單向閥，17、安全閥，18、第七控制閥，19、第二液壓馬達(dá)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖3所示，一種液壓混合動(dòng)力挖掘機(jī)系統(tǒng)，主要由動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)回路和能量收放回路構(gòu)成，包括第一變量液壓泵2、第二變量液壓泵3、第三變量液壓泵4、主閥5、第一油缸6、第二油缸7、風(fēng)扇8、用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇8工作進(jìn)行散熱的第一液壓馬達(dá)9、第四控制閥10、第五控制閥11、第六控制閥12、蓄能器15、安全閥17、第七控制閥18以及用于輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)第三變量液壓泵4的第二液壓馬達(dá)19，主閥5包括第一控制閥5-1、第二控制閥5-2和第三控制閥5-3，第一油缸6為鏟斗油缸，用于驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)鏟斗裝置挖掘、卸載工作；第二油缸7為動(dòng)臂油缸，用于驅(qū)動(dòng)挖掘機(jī)動(dòng)臂升降工作；油箱1與第一變量液壓泵2、第二變量液壓泵3、第三變量液壓泵4的進(jìn)油口連接；第一變量液壓泵2的出油口與第六控制閥12的油口A連接，并通過(guò)第一單向閥13與第五控制閥11的進(jìn)油口連接；第五控制閥11的出油口與第一液壓馬達(dá)9的進(jìn)油口連接；第六控制閥12的油口D與第二油缸7有桿腔連接，第二油缸7無(wú)桿腔與第六控制閥12的油口C連接，第六控制閥12的油口B通過(guò)第二單向閥14與蓄能器15連接；蓄能器15與安全閥17進(jìn)油口連接，并通過(guò)第三單向閥16與第四控制閥10、第七控制閥18的進(jìn)油口連接，第四控制閥10的出油口與第一液壓馬達(dá)9的進(jìn)油口連接；第七控制閥18的出油口與第二液壓馬達(dá)19的進(jìn)油口連接；第二變量液壓泵3的出油口與第二控制閥5-2的油口A、第三控制閥5-3的油口A連接，第二控制閥5-2的油口B與第二油缸7無(wú)桿腔連接，第二控制閥5-2的油口C與第二油缸7有桿腔連接，第二控制閥5-2的油口D與油箱1連接；第三控制閥5-3的油口B與第一油缸6無(wú)桿腔連接，第三控制閥5-3的油口C與第一油缸6有桿腔連接；第三變量液壓泵4的出油口與第一控制閥5-1的進(jìn)油口連接，第一控制閥5-1的出油口與第二油缸7無(wú)桿腔連接；風(fēng)扇8與第一液壓馬達(dá)9機(jī)械連接，第二液壓馬達(dá)19與第三變量液壓泵4機(jī)械連接；第一液壓馬達(dá)9、第二液壓馬達(dá)19、安全閥17的出油口均與油箱1連接。

其中，第一變量液壓泵2、第二變量液壓泵3、第三變量液壓泵4、第六控制閥12、第二控制閥5-2、第一控制閥5-1及第二油缸7構(gòu)成動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)回路；第一變量液壓泵2、第六控制閥12、第二油缸7、第四控制閥10、第五控制閥11、第一液壓馬達(dá)9、風(fēng)扇8、安全閥17、第七控制閥18及第二液壓馬達(dá)19構(gòu)成能量收放回路。

優(yōu)選地，所述第六控制閥12能控制第二油缸7縮回動(dòng)作速度，以控制動(dòng)臂下降速度，又能控制第二油缸7無(wú)桿腔油液回收進(jìn)入蓄能器15儲(chǔ)存起來(lái)。

優(yōu)選地，所述蓄能器15根據(jù)油溫、水溫及自身狀態(tài)，控制第四控制閥10、第五控制閥11、第六控制閥12、第七控制閥18的開關(guān)動(dòng)作，安全閥17控制蓄能器15的壓力不超過(guò)設(shè)定值。

優(yōu)選地，所述蓄能器15驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)9工作，帶動(dòng)風(fēng)扇8旋轉(zhuǎn)進(jìn)行散熱。此回路為容積調(diào)速，相比閥控馬達(dá)回路傳動(dòng)效率高。同時(shí)，蓄能器直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇馬達(dá)進(jìn)行能量釋放，傳動(dòng)環(huán)節(jié)最少，能量損耗最小。

此外，所述蓄能器15所儲(chǔ)存的能量可以分別或同時(shí)用于驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)9和第二液壓馬達(dá)19。第一液壓馬達(dá)9用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇8使系統(tǒng)散熱，第二液壓馬達(dá)19主要用于輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)第三變量液壓泵4。

再者，動(dòng)臂下降時(shí)，第一變量液壓泵2驅(qū)動(dòng)第二油缸7縮回的同時(shí)，第一變量液壓泵2通過(guò)控制第五控制閥驅(qū)動(dòng)第一液壓馬達(dá)9工作。

工作過(guò)程：

動(dòng)臂下降與鏟斗挖掘/卸載同時(shí)作業(yè)時(shí)，第六控制閥12工作，使第六控制閥12的油口A與油口D連通，油口C與油口B連通，使第一變量液壓泵2輸出油液流經(jīng)油口A、油口D，流入第二油缸7的有桿腔，第二油缸7的無(wú)桿腔回油流經(jīng)第六控制閥12的油口C、油口B，打開第二單向閥14，流入蓄能器15。此時(shí)，第二控制閥5-2處于關(guān)閉狀態(tài)，第一變量液壓泵2 驅(qū)動(dòng)第二油缸7縮回，動(dòng)臂下降，回收動(dòng)臂勢(shì)能，能量存儲(chǔ)于蓄能器15。同時(shí)，第三控制閥5-3工作，第二變量液壓泵3輸出油液經(jīng)第三控制閥5-3驅(qū)動(dòng)第一油缸6伸出/縮回，使鏟斗執(zhí)行挖掘/卸載動(dòng)作。這時(shí)，第一變量液壓泵2和第二變量液壓泵3分別驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂和鏟斗同時(shí)動(dòng)作，互不干涉，動(dòng)作協(xié)調(diào)；動(dòng)臂上升時(shí)，第一控制閥5-1、第二控制閥5-2同時(shí)工作，第一控制閥5-1的油口A和油口B連通，第二控制閥5-2的油口A和油口B連通，第三變量液壓泵4輸出油液流經(jīng)第一控制閥5-1的油口A、油口B流入第二油缸7無(wú)桿腔，第二變量液壓泵3輸出油液流經(jīng)第二控制閥5-2的油口A、油口B也流入第二油缸7無(wú)桿腔，第二油缸7有桿腔油液經(jīng)第二控制閥5-2的油口C流回油箱1，此時(shí)，第二變量液壓泵3和第三變量液壓泵4共同驅(qū)動(dòng)第二油缸7伸出，使動(dòng)臂上升。

總的來(lái)說(shuō)，動(dòng)臂上升時(shí)，第六控制閥12處于關(guān)閉狀態(tài)，第二油缸7伸出完全由第二變量液壓泵3、第三變量液壓泵4、第一控制閥5-1和第二控制閥5-2合流控制；動(dòng)臂下降時(shí)，第一控制閥5-1和第二控制閥5-2均處于關(guān)閉狀態(tài)，第二油缸7縮回完全由第一變量液壓泵2、第六控制閥12控制。

由上述結(jié)構(gòu)可見，本發(fā)明既能在動(dòng)臂勢(shì)能回收時(shí)避免動(dòng)臂和鏟斗復(fù)合操作干涉，又能在回收能量釋放利用時(shí)效率最高，使操作性好、能量利用效率高。