[发明专利]一种液压系统能量回收装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压系统能量回收装置及方法。

背景技术

液压系统中，特别是在工程机械的液压系统中，大量存在液压缸在重物的作用下下降、或者液压马达在外负载的作用下被动旋转，为了保持设备的平稳运动，必然采取节流措施，这样重物的势能、外负载的动能会转变为油液的温度上升，具体原理是重物的势能转化为液压油压力，压力油通过节流阀产生节流损失，不仅浪费能量，而且使油液温度升高导致油液变质、设备故障。因此需要一种不仅可以控制速度、减少节流损失，而且能够高效回收能量的方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种液压系统能量回收装置及方法，以降低液压系统节流损失、回收能量；同时使设备在要求的速度下平稳运行。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种液压系统能量回收装置，包括液压缸、单向节流阀一、单向节流阀二、伺服滑阀、液控单向阀一、液控单向阀二、液压马达一、液压马达二、换向阀一、换向阀二，

换向阀二与液压马达一、液压马达二连接，液压马达一通过液控单向阀一与单向节流阀二连接，液压马达二通过液控单向阀二与单向节流阀一连接，单向节流阀一、单向节流阀二与液压缸连接，液压马达一通过伺服滑阀与换向阀一连接。

所述的液压马达一与液压马达二均为轴向柱塞变量马达，液压马达一与液压马达二的传动轴固定连接。

液压系统能量回收方法，液压缸有杆腔在承受重物负载时处于停止状态时：

液压马达一、液控单向阀一、液控单向阀二的控制油腔接回油，液压马达一的斜盘倾角α为最大，液控单向阀一、液控单向阀二处于关闭状态，换向阀一的阀芯、换向阀二的阀芯处于中位，此时液压缸处于锁定状态，液压缸不运动；

液压缸有杆腔在承受重物负载时处于下降状态，也就是能量回收状态时：

V1＝(A1/A2)V2；

式中，A1、A2分别是液压缸的有杆腔、无杆腔的活塞面积，V1是液压马达一的排量，V2是液压马达二的排量且始终处于最大排量；

换向阀一、换向阀二换向，换向阀一的阀芯处于右边位置，换向阀二的阀芯处于左边位置，液控单向阀一、液控单向阀二打开，压力油通过换向阀二作用在液压马达一、液压马达二上，此时，液压马达二工作在马达状态，液压马达一工作在泵状态；

T1＝V1(P－P1)/2π，T2＝V2(P－P2)/2π；

式中，T1为液压马达一需要的转矩，T2为液压马达二提供的转矩，V1液压马达一的排量，V2液压马达二的排量，P1为液压马达一与液控单向阀一之间管路中的油液压力、P2为液压马达二与液控单向阀二之间管路中的油液压力；

当T1＝T2时，液压马达一、液压马达二开始旋转，重物开始下降；

满足P1＝W/A1+P2*A2/A1，式中W为重物的重量，同时A2＞A1，因此即使W为0，P1＞P仍然成立，P是进入换向阀一和换向阀二的系统压力管道中油液的压力，液压马达一排出的高压油进入系统的压力管道；

液压缸有杆腔在承受重物负载时处于上升状态：

上升过程中，换向阀一的阀芯、换向阀二的阀芯处于右边位置，液控单向阀一、液控单向阀二打开，压力油经过换向阀二作用在液压马达一上，液压马达一和液压马达二的斜盘倾角均处于最大倾角，液压马达一处于马达状态，液压马达二处于泵状态，在换向阀二供油时：P1＝W/A1，P2＝0，P＞P1，因此T1＝V1(P－P1)/2π＞T2＝0，液压马达一、液压马达二旋转，压力油通过液压马达一、液控单向阀一、单向节流阀二进入液压缸的有杆腔，无杆腔的油液经过单向节流阀一、液控单向阀二、液压马达二、换向阀二回油箱。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过将两台轴向柱塞变量马达的传动轴固定连接，使两个马达转速一样。使设备在要求的速度下平稳运行的前提下，液压系统能量回收装置可回收重物W下降过程中势能变化的一部分能量，这部分能量转化为液压系统的压力能，降低液压系统节流损失，实现了回收能量。通过节流阀产生的节流损失的80％可以回收，直接进入到液压系统的压力油管路中，提供给其它回路使用。

附图说明

图1是轴向柱塞变量马达结构图。

图2是图1沿A-A线的剖视图。

图3是图1沿B-B线的剖视图。

图4是液压马达一与液压马达二的连接示意图(通过联轴器连接)。

图5是液压马达一与液压马达二的连接示意图。