[发明专利]一种具有能量回收和转换的挖掘机油液混合动力控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种挖掘机能量回收和转换系统，特别是具有能量回收和转换的挖掘机油液混合动力控制系统。

背景技术

液压挖掘机是工程机械主要机种，已经广泛用于建筑、交通、水利、矿山等其它各个领域，能量消耗大，由于全球能源危机及环保要求的不断提高，液压挖掘机节能技术的研究已成为一个非常迫切的课题。传统的液压挖掘机对动臂下降能量和回转系统在减速制动时动能没有回收利用，以致这些能量被以热能白白损失掉。当前挖掘机上现行的动臂回路只有流量再生的功能，回转系统在减速制动时，往往通过反向背压达到制动，所以大部分的能量还是通过节流作用损失掉，引起液压系统发热，导致气穴现象等液压系统缺陷，降低液压系统的寿命。因此急需要一种新的能量回收和转换系统来降低挖掘机的能量损耗。

目前，具有能量回收的挖掘机大多采用混合动力技术，混合动力技术是现阶段提高动力系统节能效果的最佳方案，混合动力一般分为油电混合技术和油液混合技术。常规的能量回收方案往往只回收动臂下降时的重力势能，而忽略了回转制动能量的回收和利用。哈尔滨工业大学姜继海在《基于能量回收再利用的液压挖掘机回转系统节能研究》中指出回转系统的发热量占总发热量的30%～40%，由此可见制动动能的回收很有必要。通常的，油电混合动力技术是将能量存储在蓄电池或超级电容中，由于将能量存储在蓄电池或超级电容中能量转化、存储效率低，且元件昂贵，使得这类方案难以得到广泛应用。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有能量回收和转换的挖掘机油液混合动力控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种具有能量回收和转换的挖掘机油液混合动力控制系统，包括主控制器、油箱以及分别与油箱连接的动臂油缸、斗杆油缸以及铲斗油缸，油箱上分别连接第一变量泵和第二变量泵，其中第一变量泵与发动机连接，第一变量泵依次管道连接第一三位四通阀和动臂油缸的有杆腔；动臂油缸的有杆腔同时连接第一两位两通阀；第一三位四通阀同时连接第一梭阀，第一梭阀同时连接第五两位两通阀和第一三位三通阀，第五两位两通阀同时与斗杆油缸以及所述第一三位三通阀连接，第一三位三通阀同时连接第六两位两通阀和一二位三通阀，第六两位两通阀与所述铲斗油缸连接；所述二位三通阀同时连接液压蓄能器、增压装置、第三两位两通阀、第四两位两通阀以及第三三位三通阀；第四两位两通阀同时连通动臂油缸的无杆腔；增压装置和第三两位两通阀同时连接定量马达；定量马达分别连接第一两位两通阀和第二三位三通阀；

所述第二变量泵通过第二梭阀分别连接第二三位四通阀和第三三位三通阀；第二三位四通阀同时连接第二三位三通阀、第一安全阀、第二安全阀、第三单向阀、第四单向阀以及回转马达；其中第三单向阀和第四单向阀引出管道连接油箱，油箱中的油液能够流过第三单向阀和第四单向阀；

所述液压蓄能器前端管路设有第一压力传感器；

所述斗杆油缸前端管路设有第二压力传感器；

所述第一三位四通阀、第二三位四通阀、第一两位两通阀、第二两位两通阀、第三两位两通阀、第四两位两通阀、第五两位两通阀、第一三位三通阀、第六两位两通阀、二位三通阀、第二三位三通阀、第三三位三通阀、第一压力传感器以及第二压力传感器分别与所述主控制器连接。

本发明中，增压装置包括与定量马达通过联轴器连接的增速器以及与增速器通过联轴器连接的液压泵。

本发明中，液压蓄能器连接增压装置的管路上设有第一单向阀，流通方向为增压装置流向液压蓄能器。

本发明中，液压蓄能器连接第三两位两通阀和第四两位两通阀的管路上设有第二单向阀，流通方向为第三两位两通阀和第四两位两通阀流向液压蓄能器。

本发明中，所述液压蓄能器前端管路设有溢流阀，溢流阀同时连接油箱。

本发明中，所述第一变量泵旁路连通有连接油箱的第三安全阀。

本发明中，所述第二变量泵旁路连通有连接油箱的第四安全阀。

本发明有益效果包括以下几点：

1、由于回转机构的能耗在挖掘机总能耗中所占比例相对其他执行机构最大，本发明方案不仅将动臂下降时的能量通过液压蓄能器进行回收，同时利用了液压蓄能器将回转制动时的动能进行回收。

2、本发明方案采用液压蓄能器作为能量回收单元，回转动能和动臂势能直接以液压能的形式进行存储，采用增压装置对液压蓄能器进行充液，提高了动臂势能和制动动能的转化利用率。