[发明专利]一种挖掘机能量回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及挖掘机节能技术领域，特别涉及一种挖掘机能量回收系统。

背景技术

挖掘机作为土方工程施工的一种重要工程机械，承担着世界65%～70%的土方量挖掘，具有功能强、市场占有量大的特点，但其油耗高、排放差的弊端在日趋严格的排放法规和居高不下的燃油价格背景下愈加明显，其节能技术的研究成为国际研究热点。挖掘机系统的总效率仅约为20%，能量损失主要包括：发动机损失、节流损失、液压元件损失、机械装置损失。

目前，针对以上技术问题，国内已经开展了一些挖掘机节能技术的研究，提出了不少能量回收利用的专利成果。这些节能方案中所采用的储能元件大多为蓄能器或是蓄电池，其中蓄能器的比功率高，可以很好的吸收系统中的冲击能，但其能量密度低，不易于能量的大量存储，而蓄电池的特性则正好相反，动态响应慢、充放电时比功率低。此外，在使用蓄能器为储能元件时，存储的油液压力往往低于系统压力，导致回收的能量无法释放。有学者提出了将液压马达和泵组合使用，以差动回收的方法提高回收油液的压力，但该方法中使用的元件多、成本高，且当负载变化频繁时，能量存储的效率极低。

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，提供一种挖掘机能量回收系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种挖掘机能量回收系统，包括液压油路和控制回路；

其中液压油路包括：发动机、第一二次动力元件、主泵、第一逆变器、蓄电池、第二逆变器、第二二次动力元件、二次液压元件、第一单向阀、主换向阀、第一电磁换向阀、顺序阀、第一切换阀、节流阀、第一插装阀、蓄能器、或门型梭阀、双向增压器、第二单向阀、第三单向阀、第二电磁换向阀、第二插装阀、第二切换阀、第三电磁换向阀、液控单向阀、油箱；

所述控制回路包括：第一电磁继电器、第二电磁继电器、控制器、操作手柄、第一压力计、第二压力计、第三压力计。

本发明液压油路中各个部件之间采用管道连接；控制回路中各个部件之间采用电路连接。

发动机的输出轴与第一二次动力元件的输入轴刚性连接，第一二次动力元件的输出轴与主泵的主轴刚性连接；第一二次动力元件与第二二次动力元件之间顺序连接有第一逆变器、蓄电池、第二逆变器，第二二次动力元件的输出轴与二次液压元件的主轴刚性连接；主泵的进油口与油箱相连，出油口与第一单向阀入口相连；第一单向阀的出口与主换向阀的P口、S口相接，主换向阀的N口和T口分别连接油箱，A口与执行机构的A口相接，B口与第一电磁换向阀的B口相连；第一电磁换向阀的A口与执行结构的B口相接，N口连接有第一切换阀的A口；第一切换阀的B口的油路上依次接有第一插装阀和蓄能器，第一切换阀的B口还与节流阀相接；节流阀的出口与第二电磁换向阀的P口相通；第一电磁换向阀与第一切换阀之间的旁路接有顺序阀，顺序阀的出口与二次液压元件连接后接油箱；第二电磁换向阀的T口接油箱，A口、B口分别接双向增压器的b、c口，且A、B口分别经过第二单向阀、第三单向阀后分别于双向增压器的a、d口相接，此外a、d口还分别连接或门型梭阀的A、B入口，或门型梭阀的出口连接蓄能器；蓄能器依次经过第二切换阀的A口、B口，第三电磁换向阀的A口、B口，第二插装阀后接在第一单向阀和主换向阀之间；第三电磁换向阀的N口接液控单向阀后连接在顺序阀与二次液压元件间。

操作手柄的控制信号由x、y端口分别输出到主换向阀的x、y信号端；控制器接收来自操作手柄z信号端传递的操作状态信号，第一压力计、第二压力计、第三压力计的压力信号，以及蓄电池输出的充电状态信号；并由控制器向第一二次动力元件、第二二次动力元件、二次液压元件、节流阀、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一切换阀、第二切换阀输出控制信号。

本发明中，主换向阀为三位六通阀，第一电磁换向阀和第三电磁换向阀为二位三通阀，第二电磁换向阀为二位四通阀，第一切换阀和第二切换阀为二位二通阀。

本发明中，双向增压器的a、d口为小腔出油接口，b、c口为大腔出油接口，压力较低的油液由b或c口进入双向增压器，压力较高的油液从a或d口流出双向增压器。

本发明中，或门型梭阀接收来自双向增压器a、d口的压力油，并将两者中压力较高的油液输入到蓄能器中。

本发明中，顺序阀由油液信号控制，控制信号取自蓄能器的开口处。

本发明中，第一插装阀、第二插装阀由油液信号控制，控制信号分别取自蓄能器的出口及第一单向阀的出口处。