專利名稱：拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝載機動臂勢能回收再生裝置，更確切的說是一種拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置。
背景技術(shù)：
在裝載機裝載作業(yè)過程中，裝載機動臂需要頻繁的舉升和下降，在動臂舉升過程中，發(fā)動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)液壓換向閥控制動臂油缸，將動臂連同鏟斗和搖臂一起舉升至卸料高度，鏟斗卸料后，發(fā)動機驅(qū)動液壓泵經(jīng)液壓換向閥控制動臂油缸，將動臂、鏟斗和搖臂一起下降至裝料高度，在動臂舉升和下降過程中，均需要發(fā)動機提供動力，且動臂重力勢能白白浪費，使裝載機存在油耗高、排放污染大等不足?，F(xiàn)有的裝載機動臂勢能回收裝置通常采用液壓回收或液壓驅(qū)動發(fā)電的回收方式，即將動臂油缸的回油腔連接一個液壓馬達，液壓馬達向液壓蓄能器泵入高壓油液；或?qū)⒁簤厚R達與電機同軸相連，在動臂下降時使電機發(fā)電，回收動臂下降的重力勢能。這種動臂勢能回收方式，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量轉(zhuǎn)化率低、動態(tài)響應(yīng)慢、重量大、成本高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、動態(tài)響應(yīng)快、重量輕、成本低、能量密度大的拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置。為解決 上述技術(shù)問題，本發(fā)明的拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置，包括前橋車架、動臂、動臂舉升限位開關(guān)、動臂操縱桿、點火開關(guān)、油箱，其特征在于它還包括拉簧蓄能器、定滑輪、鋼絲繩、電控單元、動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)、液壓電磁換向閥。其中，拉簧蓄能器包括:殼體、安裝底座、拉簧掛鉤、拉簧、連接盤、分拉桿、拉力板、拉桿、活塞桿、活塞、油缸、油缸封蓋。蓄能器的安裝底座固定安裝在前橋車架上，定滑輪固定安裝在前橋車架的滑輪支架上，鋼絲繩一端與拉桿的一端固定連接，鋼絲繩的另一端繞過定滑輪與動臂的中部鉸接。蓄能器的拉桿另一端與拉力板的一端面固定連接，拉力板的另一端面與活塞桿的一端固定連接，活塞桿的另一端穿過油缸封蓋的中心通孔與活塞固定連接，將活塞裝入油缸內(nèi)，活塞將油缸空腔分為有桿腔和無桿腔，拉桿的縱向軸線與拉力板的縱向軸線、活塞桿的縱向軸線、活塞的縱向軸線、油缸的縱向軸線在同一條直線上；殼體的縱向中央位置處設(shè)有一個圓柱通孔，圓柱通孔的底部設(shè)有周向凸臺，通過該周向凸臺將油缸固定安裝在該圓柱通孔上；拉力板的另一端面的外周上還與多個分拉桿的一端固定連接，多個分拉桿以拉力板的縱向軸線對稱布置，每個分拉桿的另一端與連接盤的一個端面固定連接，每個連接盤置于殼體的空腔內(nèi)，每個連接盤的另一個端面和殼體底板之間固定連接有多條拉簧，每條拉簧的一端固定在連接盤上，每條拉簧的另一端固定在殼體底板上。油缸的底部設(shè)有第一進油口，第一進油口連通至無桿腔；油缸封蓋上設(shè)有第二進油口，第二進油口連通至有桿腔。液壓電磁換向閥的一個控制油口通過液壓管路連接至第一進油口，液壓電磁換向閥的另一個控制油口通過液壓管路連接至第二進油口。將定滑輪、鋼絲繩，拉簧蓄能器在前橋車架的左右兩側(cè)各布置一套，且兩套裝置以前橋車架的縱向軸線對稱安裝。拉簧蓄能器的最大拉伸量大于動臂從最高位置下降到最低位置時鋼絲繩所拉動的長度。電控單元的輸入端連接動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)、動臂舉升限位開關(guān)、點火開關(guān)，電控單元的輸出端連接液壓電磁換向閥的電磁線圈。動臂勢能回收過程的工作原理為:駕駛員接通點火開關(guān)，在裝載機作業(yè)過程中，當(dāng)駕駛員將動臂操縱桿推至下降擋位時，下降擋位開關(guān)閉合，裝載機動臂開始下降，電控單元檢測到下降擋位開關(guān)的閉合信號后，電控單元控制液壓電磁換向閥的電磁線圈通電，液壓電磁換向閥通電動作；隨著裝載機動臂的下降，固定在動臂上的鋼絲繩拉動蓄能器的拉桿向上運動，拉桿通過拉力板拉動分拉桿，分拉桿再經(jīng)連接盤將拉簧拉伸；同時拉桿通過拉力板拉動活塞桿，活塞桿拉動活塞一起上升，有桿腔的液壓油從第二進油口排出，經(jīng)過液壓電磁換向閥流回油箱，無桿腔由于活塞的上移而形成真空，液壓油經(jīng)過油箱和液壓電磁換向閥通過第一進油口，被吸入到無桿腔；停止動臂下降時則液壓電磁換向閥回位至關(guān)閉位置，此時無桿腔的第一進油口和有桿腔的第二進油口均被液壓電磁換向閥關(guān)斷，活塞被固定不動，活塞桿、拉力板、拉桿、分拉桿、連接盤均保持固定不動，拉簧被保持在拉伸狀態(tài)，這樣就將動臂下落的重力勢能轉(zhuǎn)換為拉簧的彈性勢能儲存起來。動臂勢能再生過程的工作原理為:在裝載機作業(yè)過程中，當(dāng)駕駛員將動臂操縱桿推至舉升擋位時，舉升擋位開關(guān)閉合，裝載機動臂開始舉升，電控單元檢測到舉升擋位開關(guān)的閉合信號后，電控單?？刂埔簤弘姶艙Q向閥的電磁線圈通電，液壓電磁換向閥通電動作，拉簧收縮，經(jīng)連接盤拉動分拉桿，分拉桿再經(jīng)拉力板拉動拉桿向下運動，拉桿通過鋼絲繩拉動動臂上升；同時，拉力板拉動活塞桿向下運動并推動活塞向下移動，無桿腔的液壓油從第一進油口排出，經(jīng)過液壓電磁換向閥流回油箱，有桿腔由于活塞的下移而形成真空，液壓油經(jīng)油箱和液壓電磁換向閥通過第二進油口，被吸入到有桿腔；此時拉簧的彈性勢轉(zhuǎn)換為動臂的重力勢能；停止動臂上升時則液壓電磁換向閥回位至關(guān)閉位置，此時無桿腔的第一進油口和有桿腔的第二進油口均被液壓電磁換向閥關(guān)斷，活塞被固定不動，活塞桿、拉力板、拉桿、分拉桿、連接盤均保持固定不動，拉簧被保持在收縮狀態(tài)，這樣就將拉簧的彈性勢能轉(zhuǎn)換為動臂上升的重力勢能。當(dāng)動臂舉升至舉升限位高度，動臂舉升限位開關(guān)閉合，電控單元控制電磁線圈斷電，拉簧蓄能器處于能量保持狀態(tài)。當(dāng)裝載機進行刮平作業(yè)或不工作時，動臂操縱桿置于中位或浮動位置，此時電控單元控制液壓電磁換向閥會保持斷電位置，有桿腔和無桿腔的液壓油不再相互流動，拉簧蓄能器處于能量保持狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是:
(I)本發(fā)明的拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置的蓄能部件采用了多個拉簧，直接將動臂的重力勢能轉(zhuǎn)化為拉簧的彈性勢能，結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、動態(tài)響應(yīng)快、重量輕、成本低；(2)本發(fā)明中的拉簧蓄能器，拉簧蓄能器中集成了油缸，通過液壓電磁換向閥可實現(xiàn)拉簧蓄能器彈性勢能的儲存控制、釋放控制和保持控制，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠。


圖1是本發(fā)明實施例拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例拉簧蓄能器的縱向剖面結(jié)構(gòu)及油缸控制油路示意圖。圖3是本發(fā)明實施例圖2的俯視圖。圖中:1.動臂2.前橋車架3.定滑輪4.鋼絲繩6.油箱100.拉簧蓄能器101.殼體IOla.安裝底座IOlb.殼體底板102.拉簧掛鉤103.拉簧104.連接盤105.分拉桿106.拉力板107.拉桿107a.拉桿法蘭107b.拉桿吊環(huán)108.活塞桿 109.活塞 110.油缸IlOa.第一進油口 111.油缸封蓋Illa.第二進油口112.有桿腔113.無桿腔500.電控單元501.動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)502.動臂操縱桿下降擋位開關(guān)503.動臂舉升限位開關(guān)504.液壓電磁換向閥504a.電磁線圈505.動臂操縱桿506.點火開關(guān)
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細描述。如圖f 3所示，本發(fā)明的拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置，包括動臂
1、前橋車架2、油箱6、動臂操縱桿505，其特征在于它還包括定滑輪3、鋼絲繩4、拉簧蓄能器100、電控單元500、動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)501、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)502、動臂舉升限位開關(guān)503、液壓電磁換向閥504、點火開關(guān)506。其中，拉簧蓄能器100包括:殼體101、安裝底座10la、拉簧掛鉤102、拉簧103、連接盤104、分拉桿105、拉力板10 6、拉桿107、活塞桿108、活塞109、油缸110、油缸封蓋111。拉簧蓄能器100的安裝底座IOla固定安裝在前橋車架2上，定滑輪3固定安裝在前橋車架2的滑輪支架上，鋼絲繩4 一端與拉桿107的一端固定連接，鋼絲繩4的另一端繞過定滑輪3與動臂I的中部鉸接。拉桿107的另一端設(shè)有拉桿法蘭107a，拉桿107的拉桿法蘭107a端與拉力板106的一端面固定連接，拉力板107的另一端面與活塞桿108的一端固定連接，活塞桿108的另一端穿過油缸封蓋111的中心通孔與活塞109固定連接；活塞109裝入油缸110內(nèi)，活塞109將油缸空腔分為有桿腔112和無桿腔113，拉桿107的縱向軸線與拉力板106的縱向軸線、活塞桿108的縱向軸線、活塞109的縱向軸線、油缸110的縱向軸線在同一條直線上；殼體101的縱向中央位置處設(shè)有一個圓柱通孔，圓柱通孔的底部設(shè)有周向凸臺，通過該周向凸臺將油缸110固定安裝在殼體101的該圓柱通孔上；拉力板106另一端面的外周上還與六個分拉桿105的一端固定連接，這六個分拉桿105以拉力板106的縱向軸線對稱布置，每個分拉桿105的另一端與連接盤104的一個端面固定連接，每個連接盤104置于殼體101的空腔內(nèi)；每個連接盤104的另一個端面和殼體底板IOlb之間固定連接有十六條拉簧103，每條拉簧103的一端固定在連接盤105上的拉簧掛鉤102，每條拉簧103的另一端固定在殼體底板IOlb上的拉簧掛鉤102。油缸110的底部設(shè)有第一進油口 110a，第一進油口 IlOa連通至無桿腔113 ;油缸封蓋111上還設(shè)有第二進油口 111a，第二進油口 Illa連通至有桿腔112。
液壓電磁換向閥504的A油口通過液壓管路連接至第一進油口 110a，液壓電磁換向閥504的B油口通過液壓管路連接至第二進油口 111a，液壓電磁換向閥504的P、T油口通過液壓管路連接至油箱6。電控單元500的輸入端連接動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)501、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)502、動臂舉升限位開關(guān)503、點火開關(guān)506，電控單元500的輸出端連接液壓電磁換向閥504的電磁線圈504a。動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)501、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)502均采用霍爾接近開關(guān)，分別安裝在動臂操縱桿505舉升位置和下降位置的固定支架上，當(dāng)動臂操縱桿505被置于舉升位置時，動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)501閉合，當(dāng)動臂操縱桿505被置于下降位置時，動臂操縱桿下降擋位開關(guān)502閉合；動臂舉升限位開關(guān)503固定在前橋車架2上，當(dāng)動臂I舉升至最高限位高度時，動臂舉升限位開關(guān)503閉合，否則，動臂舉升限位開關(guān)503斷開。將定滑輪3、鋼絲繩4，拉簧蓄能器100在前橋車架2的左右兩側(cè)各布置一套，且兩套裝置以前橋車架2的縱向軸線對稱安裝；拉簧蓄能器100的最大拉伸量大于動臂I從最高位置下降到最低位置時鋼絲繩4所拉動的長度的10% 20%，以防止拉簧被過度拉伸，確保使用安全。駕駛員接通點火開關(guān)506，在裝載機作業(yè)過程中，當(dāng)駕駛員將動臂操縱桿505推至下降擋位，動臂操縱桿下降擋位開關(guān)502閉合，裝載機動臂I開始下降，電控單元500檢測到下降擋位開關(guān)502的閉合信號后，電控單元500控制液壓電磁換向閥504的電磁線圈504a通電，液壓電磁換向閥504通電動作；隨著裝載機動臂I的下降，固定在動臂I上的鋼絲繩4拉動蓄能器100的拉桿107向上運動，拉桿107通過拉力板106拉動分拉桿105，分拉桿105再經(jīng)連接盤104將拉簧103拉伸；同時拉桿107通過拉力板106拉動活塞桿108，活塞桿108拉動活塞109 —起上升，有桿腔112的液壓油從第二進油口 Illa排出，經(jīng)過液壓電磁換向閥504流回油箱6，無桿腔113由于活塞109的上移而形成真空，液壓油經(jīng)過油箱6和液壓電磁換向閥504通過第一進油口 110a，被吸入到無桿腔113 ;停止動臂I下降時則液壓電磁換向閥504回位至關(guān)閉位置，此時無桿腔113的第一進油口 IlOa和有桿腔112的第二進油口 Illa均被液壓電磁換向閥504關(guān)斷，活塞109被固定不動，活塞桿108、拉力板106、拉桿107、分拉桿105、連接盤104均保持固定不動，拉簧103被保持在拉伸狀態(tài)，這樣就將動臂I下落的重力勢能轉(zhuǎn)換為拉簧103的彈性勢能儲存起來。在裝載機作業(yè)過程中，當(dāng)駕駛員將動臂操縱桿505推至舉升擋位時，動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)501閉合，裝載機動臂I開始舉升，電控單元500檢測到動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)501的閉合信號后，電控單兀500控制液壓電磁換向閥504的電磁線圈504a通電,液壓電磁換向閥504通電動作，拉簧103收縮，經(jīng)連接盤104拉動分拉桿105，分拉桿105再經(jīng)拉力板106拉動拉桿107向下運動,拉桿107通過鋼絲繩4拉動動臂I上升；同時,拉力板106拉動活塞桿108向下運動并推動活塞109向下移動，無桿腔113的液壓油從第一進油口IlOa排出，經(jīng)過液壓電磁換向閥504流回油箱6，有桿腔112由于活塞109的下移而形成真空，液壓油經(jīng)油箱6和液壓電磁換向閥504通過第二進油口 111a，被吸入到有桿腔112 ;此時拉簧103的彈性勢轉(zhuǎn)換為動臂I的重力勢能；停止動臂I上升時則液壓電磁換向閥504回位至關(guān)閉位置，此時無桿腔113的第一進油口 IlOa和有桿腔112的第二進油口 Illa均被液壓電磁換向閥504關(guān)斷，活塞109被固定不動， 活塞桿108、拉力板106、拉桿107、分拉桿105、連接盤104均保持固定不動，拉簧103被保持在收縮狀態(tài)，這樣就將拉簧103的彈性勢能轉(zhuǎn)換為動臂I上升的重力勢能。當(dāng)動臂I舉升至舉升限位高度，動臂舉升限位開關(guān)503閉合，電控單元500控制電磁線圈504a斷電，拉簧蓄能器100處于能量保持狀態(tài)。當(dāng)裝載機進行刮平作業(yè)或不工作時，動臂操縱桿505置于中位或浮動位置，此時電控單元500控制液壓電磁換向閥504會保持斷電位置，有桿腔112和無桿腔113的液壓油不再相互流動，拉簧蓄能器100處于能量保持狀態(tài)。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種 變化。
權(quán)利要求
1.一種拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置，它包括前橋車架(2)、動臂(I)、動臂舉升限位開關(guān)(503)、動臂操縱桿(505)、點火開關(guān)(506)，其特征在于: 它還包括拉簧蓄能器(100)、定滑輪(3)、鋼絲繩(4)、電控單元(500)、動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)(501)、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)(502)、液壓電磁換向閥(504)； 所述拉簧蓄能器(100)的安裝底座(IOla)固定安裝在前橋車架(2)上，定滑輪(3)固定安裝在前橋車架(2)的滑輪支架上，鋼絲繩(4) 一端與拉桿(107)的一端固定連接，鋼絲繩(4)的另一端繞過定滑輪(3)與動臂(I)的中部鉸接；拉桿(107)的另一端與拉力板(106)的一端面固定連接,拉力板(106)的另一端面與活塞桿(108)的一端固定連接,活塞桿(108)的另一端穿過油缸封蓋(111)的中心通孔與活塞(109)固定連接；活塞(109)裝入油缸(110)內(nèi)，活塞(109)將油缸空腔分為有桿腔(112)和無桿腔(113)，拉桿(107)的縱向軸線與拉力板(106)的縱向軸線、活塞桿(108)的縱向軸線、活塞(109)的縱向軸線、油缸(110)的縱向軸線在同一條直線上；殼體(101)的縱向中央位置處設(shè)有一個圓柱通孔，圓柱通孔的底部設(shè)有周向凸臺，通過該周向凸臺將油缸(110)固定安裝在殼體(101)的該圓柱通孔上；拉力板(106)另一端面的外周上與多個分拉桿(105)的一端固定連接，多個分拉桿(105)以拉力板(106)的縱向軸線對稱布置，每個分拉桿(105)的另一端與連接盤(104)的一個端面固定連接，每個連接盤(104)置于殼體(101)的空腔內(nèi)；每個連接盤(104)的另一個端面和殼體底板(IOlb)之間固定連接有多條拉簧(103),每條拉簧(103)的一端固定在連接盤(104)上，每條拉簧(103)的另一端固定在殼體底板(IOlb)上； 所述油缸(110)的底部還設(shè)有第一進油口(110a)，第一進油口( IlOa)連通至無桿腔(113);油缸封蓋(111)上還設(shè)有第二進油口(111a)，第二進油口(Illa)連通至有桿腔(112)； 所述液壓電磁換向閥(504)的一個控制油口通過液壓管路連接至第一進油口(110a)，液壓電磁換向閥(504)的另一個控制油口通過液壓管路連接至第二進油口(Illa)； 所述電控單元(500)的輸入端連接動臂操縱桿舉升擋位開關(guān)(501)、動臂操縱桿下降擋位開關(guān)(502)、動臂舉升限位開關(guān)(503)、點火開關(guān)(506)，電控單元(500)的輸出端連接液壓電磁換向閥(504)的電磁線圈(504a)。
2.如權(quán)利要求1所述的拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置，其特征在于:所述拉簧蓄能器(100)、定滑輪(3)、鋼絲繩(4)，在前橋車架(2)的左右兩側(cè)各布置一套，且兩套裝置以前橋車架(2)的縱向軸線對稱安裝。
3.如權(quán)利要求1所述的拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置，其特征在于:所述拉簧蓄能器(100)的最大拉伸量大于動臂(I)從最高位置下降到最低位置時鋼絲繩(4)所拉動的長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拉簧蓄能器式裝載機動臂勢能回收再生裝置，旨在提供一種能量轉(zhuǎn)化率高、能量密度大、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單的裝載機動臂勢能回收再生裝置。它包括前橋車架、動臂、鋼絲繩、定滑輪、拉簧蓄能器、液壓電磁換向閥。本發(fā)明可實現(xiàn)裝載機在動臂下降過程中，對工作裝置的重力勢能進行回收，并轉(zhuǎn)化為彈性勢能儲存在拉簧蓄能器中，在裝載機動臂舉升過程中，將拉簧蓄能器儲存的彈性勢能，轉(zhuǎn)化為動臂的重力勢能，從而實現(xiàn)裝載機動臂勢能的回收再生利用，達到節(jié)能減排的目的。
文檔編號E02F3/42GK103215978SQ20131016490
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者曲金玉, 王儒, 李訓(xùn)明, 魏偉 申請人:山東理工大學(xué)