[发明专利]一种工程机械动臂势能回收与再利用电液控制系统

说明书

一种工程机械动臂势能回收与再利用电液控制系统，包括设在液压缸的无杆腔中的第一压力传感器、设在液压泵/马达的P口的第二压力传感器、设在飞轮上的转速传感器；主换向阀的A口、B口分别与液压缸的无杆腔、有杆腔连接；液压泵/马达的P口分别通过第一、二换向阀与液压缸的无杆腔、有杆腔连接；液压泵/马达的A口与油箱连接；液压泵/马达通过离合器与飞轮连接；第二单向阀的进、出油口分别与油箱、液压泵/马达的P口连接；控制器分别与主换向阀、第一、二换向阀、液压泵/马达、离合器、第一、二压力传感器、转速传感器和操纵手柄连接。该系统能将动臂的势能高效地转化为机械能存储，且能高效地进行储能的再利用。

技术领域

本发明属于液压控制技术领域，具体是一种工程机械动臂势能回收与再利用电液控制系统。

背景技术

大型工程机械设备的臂架具有很大的质量。以挖掘机为例，工作过程中，动臂升降动作频繁，又由于工作装置和负载质量大，在下降过程中会释放出大量的势能。该能量绝大部分消耗在主液压阀节流口并转换为热能，这造成了能量的浪费和系统的发热，同时，也降低了液压元件的寿命。因此，研究动臂势能回收与再利用问题，对延长设备使用寿命，提高能量利用率具有重要意义。

目前，工程机械的动臂势能回收方式主要有电力式和液压式。电力式主要采用液压马达、发电机为能量转化元件，蓄电池和超级电容为储能元件，以实现能量的转换和回收。但是动臂下降过程的时间非常短(3～6s)，能量大，所以功率很大。现有技术的蓄电池难以承受如此大的充电功率。而超级电容价格极为昂贵，且其占用空间大，因此电力式回收的实用性不强。液压式能量回收系统以蓄能器为储能元件。其工作原理为，当回收系统重力势能时，以高压油液的压力能的形式储存于液压蓄能器中，当系统中需要用能时，储存的油液释放出来进入液压系统工作。液压式回收方案利用了蓄能器功率密度大，能吸收压力冲击等优点，但因蓄能器储存能量的密度低，如果需要储存较多能量时会需要较大体积的蓄能器，进而会占用较大的空间，且蓄能器的安装也非常不方便。此外，蓄能器的压力会随着存储油液的增多而上升，对臂架的下落速度造成影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种工程机械动臂势能回收与再利用电液控制系统，该系统在动臂下放过程中，能将动臂的势能转化为飞轮旋转的机械能，并能进行存储，从而能避免因转化为油液热能造成的能量浪费和液压元器件升温的现象；另外，当动臂需要提升时，飞轮旋转的机械能可以转化为油液的压力进而能使动臂提升，能减少原动机的功率需求，该系统具有显著的节能效果。

为了实现上述目的，本发明提供一种工程机械动臂势能回收与再利用电液控制系统，包括油源、主换向阀、液压缸、液压泵/马达、飞轮、第二单向阀、操纵手柄、控制器、设置在液压缸的无杆腔中的第一压力传感器、设置在液压泵/马达的P口的第二压力传感器、设置在飞轮上的转速传感器；所述油源通过第一单向阀与主换向阀的P口连接，主换向阀的A口、B口分别通过管路与液压缸的无杆腔、有杆腔连接；主换向阀的T口通过管路与油箱连接；

所述液压泵/马达的P口分别通过第一换向阀、第二换向阀与液压缸的无杆腔、有杆腔连接；液压泵/马达的A口通过管路与油箱连接；液压泵/马达输出轴通过离合器与所述飞轮的飞轮轴连接；

所述第二单向阀的进油口通过管路与油箱连接，第二单向阀的出油口通过管路与液压泵/马达的P口连接；

所述控制器分别与主换向阀、第一换向阀、第二换向阀、液压泵/马达、离合器、第一压力传感器、第二压力传感器、转速传感器和操纵手柄连接。