[实用新型]基于飞轮的挖掘机用混联式机械混合动力系统

说明书

一种基于飞轮的挖掘机用混联式机械混合动力系统，液压泵的出油口P通过单向阀和主换向阀的P口连接，主换向阀的A口、B口分别与动臂液压缸的有杆腔、无杆腔连接；液压马达的P口和T口分别与主换向阀的T口和油箱连接；液压马达的输出轴依次通过第一变速器和第一离合器与飞轮一端的传动轴连接，飞轮另一端的传动轴依次通过第二离合器和第二变速器与第一齿轮的中心轴连接；行星轮系包括太阳轮、齿圈、若干行星小齿轮及行星架；太阳轮中心的传动轴通过第三离合器与发动机的输出轴连接；行星架的输出轴与液压泵的输入端连接；第二齿轮同轴心地与齿圈固定连接，并通过换向齿轮与第一齿轮啮合。该系统可以一体化地实现能量的回收和再利用过程。

技术领域

本实用新型属于液压传动技术领域，具体涉及一种基于飞轮的挖掘机用混联式机械混合动力系统。

背景技术

液压挖掘机在各类施工领域广泛应用，液压挖掘机在使用过程中具有油耗高、效率低等缺点，其节能研究迫在眉睫。

挖掘机工作过程中，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。这部分能量绝大部分消耗在主液压阀节流口并转换为热能，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。在传动技术领域，混合动力技术成为现阶段提高能量利用效率的重要技术之一。所谓混合动力系统是指整机具备两种或者两种以上类型的动力源，并可以进行能量的回收和再利用的系统。在这些动力源中，一种作为主动力源，其余作为辅助动力源，且至少一种动力源的能量是可逆的。当前，对于混合动力系统辅助动力源的研究主要集中在电力式(蓄电储能)和液压式(液压储能)两方面。

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。在系统需要能量时，发动机工作在电动机模式下，驱动液压马达工作在泵模式下，对系统输出液压能。但是动臂下降过程的时间非常短暂，通常仅为几秒，该过程中能量值大，所以功率也很大。现有技术的蓄电池难以承受如此大的充电/放电功率，因而无法通过蓄电池对这部分能量进行储存。而超级电容的价格则极为昂贵，且其占用的安装空间很大，较难实现在挖掘机上进行安装并进行能量的回收，因此，采用电力式对挖掘机的能量回收的实用性不强。而现有技术中，液压式能量回收系统通常以蓄能器作为储能元件。液压式能量回收系统在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，并在系统中需要用能时，将储存的油液释放出来供入液压系统来辅助工作。液压式回收方案利用了蓄能器功率密度大，并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，进而会占用较大的安装空间，导致蓄能器在挖掘机上的安装非常不便。此外，蓄能器的压力会随着存储油液的增多而上升，进而会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，本实用新型提供一种基于飞轮的挖掘机用混联式机械混合动力系统，该系统可以在不影响挖掘机动作性能的前提下实现对动臂重力势能的回收，并能在系统需要时将回收的能量反馈给系统；该系统不仅可以一体化地实现对挖掘机重力势能的回收和再利用过程，还可以根据不同情况灵活地实现能量回收及能量再利用工作模式的便捷切换。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于飞轮的挖掘机用混联式机械混合动力系统，包括液压泵、油箱、主换向阀、动臂液压缸、飞轮、发动机、液压马达、第一变速器、第一离合器、第二离合器、第二变速器、第一齿轮、行星轮系、第三离合器、换向齿轮、第二齿轮、第一制动器、第二制动器和第三制动器；

所述液压泵为双向变量液压泵；液压泵的吸油口S通过管路与油箱连接，液压泵的出油口P通过单向阀和主换向阀的P口连接，主换向阀的A口、B口分别与动臂液压缸的有杆腔、无杆腔连接；

所述液压马达的P口和T口通过管路分别与主换向阀的T口和油箱连接；液压马达的输出轴依次通过第一变速器和第一离合器与飞轮一端的传动轴连接，飞轮另一端的传动轴依次通过第二离合器和第二变速器与第一齿轮的中心轴连接；