[发明专利]一种液压挖掘机回转能量回收系统及方法

权利要求书

1.一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，包括变量泵(2)、电动机(3)、压电换能装置(13)、蓄能器(15)、三位四通换向阀(5)、油箱(1)、第一二位二通换向阀(19)、第二二位二通换向阀(14)和液压马达(9)；变量泵(2)连接油箱(1)，变量泵(2)的输出端连接三位四通换向阀(5)的第一入口，变量泵(2)连接有电动机(3)；三位四通换向阀(5)的第一出口分为两路，一路连接液压马达(9)的入口，另一路连接第一二位二通换向阀(19)，第一二位二通换向阀(19)的第一出口连接压电换能装置(13)的入口，压电换能装置(13)的出口连接第二二位二通换向阀(14)，第一二位二通换向阀(19)的第二出口连接压电换能装置(13)的出口；第二二位二通换向阀(14)的出口连接到变量泵(2)，形成回路，第二二位二通换向阀(14)和变量泵(2)之间设置有蓄能器(15)；液压马达(9)的出口连接三位四通换向阀(5)的第二入口，三位四通换向阀(5)的第二出口连接有油箱(1)；液压马达(9)用于驱动挖掘机回转平台运动。

2.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，第一二位二通换向阀(19)和压电换能装置(13)之间设置有调速阀(12)。

3.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，液压马达(9)的出口和入口之间设置有管道，管道上设置有两个第一单向阀(7)，且两个单向阀的入口相对设置；两个第一单向阀(7)之间的管道连接有油箱(1)。

4.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，第一二位二通换向阀(19)的入口和液压马达(9)出口处的第一单向阀(7)之间设置有管道，管道上设置有第二单向阀(11)，第二单向阀(11)的出口连接第一二位二通换向阀(19)的入口；三位四通换向阀(5)连接到第一二位二通换向阀(19)的管道上设置有第三单向阀(10)，第三单向阀(10)的出口连接第一二位二通换向阀(19)。

5.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，蓄能器(15)和变量泵(2)之间设置有第四单向阀(16)，第四单向阀(14)的入口朝向蓄能器(15)。

6.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，变量泵(2)还连接有第三二位二通换向阀(17)，第三二位二通换向阀(17)的出口连接有油箱(1)；变量泵(2)和三位四通换向阀(5)的第二出口处的油箱(1)之间设置有溢流阀(20)。

7.根据权利要求1所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，其特征在于，压电换能装置(13)由50组压电换能器并联或串联而成。

8.一种液压挖掘机回转能量回收系统的回收方法，其特征在于，基于权利要求1至6中任意一条所述的一种液压挖掘机回转能量回收系统，包括以下步骤：

步骤1，挖掘机处于满斗状态时，回转平台开始启动工作，蓄能器(15)内无液压油，三位四通换向阀(5)处于左位，第一二位二通换向阀(19)和第二二位二通换向阀(14)处于断开状态，变量泵(2)提供经过三位四通换向阀(5)进入液压马达(9)的左腔，带动回转平台运动，多余的液压油经过第二单向阀(11)，在第一二位二通阀(19)处于左位状态下液压油直接进入调速阀(12)抵达压电换能装置(13)中进行能量回收发电，该处同样采用50组压电换能器并联在一起实行对损失能量的回收，然后经过第二二位二通换向阀(14)进入蓄能器，实现能量的再次回收；

步骤2，当第一二位二通阀(19)处于右位时，蓄能器单独实现能量回收，在液压油不断供给过程中，蓄能器达到最大压力值，此时，第二二位二通换向阀(14)断开，第三二位二通换向阀(17)处于接通状态，变量泵(2)通过第三二位二通换向阀(17)实现卸荷，蓄能器释放能量经过第四单向阀(16)实现供油，供给到变量泵的出口处驱动电动机运转；当蓄能器中压力到达最低极限时，第二二位二通换向阀(14)接通，蓄能器进行补油不再对油路进行供油；三位四通换向阀(5)的换向机构在中间位置时实现回转装置的制动，由于转动惯量的存在，多余的液压油经过第二单向阀(11)进入蓄能器存储起来，实现能量回收；

步骤3，挖掘机处于空斗状态时，回转平台开始反转，三位四通换向阀(5)处于右位，第二二位二通换向阀(14)接通，实现蓄能器补油；当蓄能器中最大压力值大于设定值时，第二二位二通换向阀(14)断开，第三二位二通换向阀(17)接通，将泵排出的油液直接排入油箱内降低液压泵的出口压力，蓄能器将回收的能量转化为液压能供给马达右侧不断向主油路进行补油增压；当蓄能器压力达到最低极限时，第二二位二通换向阀(14)接通，第三二位二通换向阀(17)断开，由液压泵(1)单独供油，多余的液压油经过第三单向阀(10)经过压电换能装置(13)实现一次能量的回收，然后继续流入蓄能器(15)将能量二次回收；

步骤4，在蓄能器补油过程中可以通过切第一二位二通换向阀(19)实现蓄能器的单独回收能量和换能结构与蓄能器共同回收能量的效果；当三位四通换向阀(5)中的换向机构处于中间位置时，实现回转装置的制动作用，此时，马达由执行机构转化为动力源向蓄能器供油，为再次动作做准备。