[发明专利]一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法，基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统包括安装在回转液压马达的输入端和输出端上的能量转换元件一和能量转换元件二，能量转换元件一的传动轴通过扭矩测试仪一与电动/发电机一连接、能量转换元件二的传动轴通过扭矩测试仪二与电动/发电机二连接、电动/发电机一和电动/发电机二分别与电力储能装置电连接。本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统通过在分别控制器可以根据扭矩测试仪一或扭矩测试仪二反馈的负载功率状态控制电动/发电机一或电动/发电机二的电动机或发电机的不同工作状态实现液压能与机械能的互相转换，从而实现将制动时的动能回收、在回转启动时重新利用。

技术领域

本发明涉及一种挖掘机液压系统及控制方法，具体是一种适用于对挖掘机的回转动作进行节能控制的基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法，属于挖掘机技术领域。

背景技术

挖掘机是使用铲斗挖掘高于或低于承机面的土壤、煤、泥沙或者经过预松后的土壤和岩石等物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械，目前已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。液压挖掘机工作效率高，适用范围广泛，但其能耗高、排放差的问题在社会发展对节能环保要求越来越高的背景下，越发显出改善的必要。

液压挖掘机在工作过程中挖掘作业时一般回转装置处于液压制动状态以保证工作装置在确定的位置进行有效的挖掘作业，挖掘装满铲斗后需要回转运动并定位至卸料位置卸料，卸料完成后再需要回转运动返回并定位至挖掘位置，即回转作业过程包括满斗回转和空斗回转两次回转动作，而每次回转动作都包括加速、匀速、减速制动三个连续过程，因此挖掘机回转时间工作比重占到整个液压挖掘机工作循环的50％～70％，能量消耗约占25％～40％。

频繁的回转动作使回转装置的启动制动频繁，回转装置启动时需要的功率较大，而且满斗回转过程转动惯量大，需要的能量也大，且满斗制动时的加速度大于满斗启动时加速度，因此目前液压挖掘机广泛采用负荷敏感变量泵，回转启动过程负荷敏感变量泵的流量自动适应马达的流量，溢流损失减小，但由于启动瞬间压力较大，该压力仍会使溢流阀打开溢流部分液压油。而回转装置的制动通常采用液压制动的形式，制动过程回转马达变为泵，泵出的油经过载阀流出，制动能量完全转化为热能，据统计，回转液压油路的发热量约占液压系统总发热量的30％～40％，不仅造成液压油的温度升高，而且为了进行降温通常需要额外设置冷却装置、更增加了燃油消耗。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统及控制方法，可以实现挖掘机在回转动作时减少节流损失、减少燃油消耗，从而实现节能。

为实现上述目的，本基于负载敏感的挖掘机回转节能液压系统包括回转操作信号给定元件、安全阀、液压油箱、比例变量泵、发动机、电磁多路阀、电动/发电机一、扭矩测试仪一、能量转换元件一、能量转换元件二、扭矩测试仪二、电动/发电机二，回转液压马达、电力储能装置和控制器；

发动机的动力输出端与比例变量泵的动力输入端连接，比例变量泵的吸油口通过液压管路与液压油箱连通，比例变量泵的泵油口通过液压管路与电磁多路阀的入口端连接，单向阀与电磁多路阀之间还设有安全阀，安全阀的溢流输出端通过液压管路与液压油箱连通；

电磁多路阀包括左、中、右三个位置；中位时电磁多路阀内部的流道处于封闭状态；左位时电磁多路阀的出口端通过液压管路与能量转换元件一的液压输入端连接，能量转换元件一的液压输出端通过液压管路与回转液压马达的输入端连接，回转液压马达的输出端通过液压管路与能量转换元件二的液压输入端连接，能量转换元件二的液压输出端通过液压管路与液压油箱连通；右位时电磁多路阀的出口端通过液压管路与能量转换元件一的液压输入端连接，能量转换元件一的液压输出端通过液压管路与回转液压马达的输出端连接，回转液压马达的输入端通过液压管路与能量转换元件二的液压输入端连接，能量转换元件二的液压输出端通过液压管路与液压油箱连通；