挖掘機的能量再生結構及挖掘機的製作方法

2023-06-01 06:07:06 2

專利名稱：挖掘機的能量再生結構及挖掘機的製作方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別涉及一種挖掘機的能量再生結構及挖掘機。
背景技術：
目前在液壓挖掘機的液壓迴路中，如圖I所示，當動臂油缸I收縮時，液壓缸I大腔中儲存的高壓油小部分會通過再生閥6流入到液壓缸I的小腔中，其它大部分的高壓油都經過第一控制電磁閥2流入到油箱3，這樣流回油箱的高壓油造成了能量的損失。另外，在液壓迴路中，如圖2所示，當迴轉馬達9啟動或者制動停止時，迴轉溢流閥8會溢出高壓油，流回油箱3，這樣迴轉能量完全轉化為熱損失，導致了液壓系統的能量損失和功率的降低
發明內容
為了解決目前液壓挖掘機在迴轉馬達啟動或制動停止時，迴轉溢流閥溢出的高壓油造成了系統能量損失的問題，現提供了一種的能量再生結構。具體技術方案如下
一種挖掘機的能量再生結構，包括液壓油缸、再生電磁閥、第一控制電磁閥、迴轉馬達、第二控制電磁閥、動力源和油箱，所述動力源包括液壓泵和發動機，所述發電機和所述液壓泵連接，所述液壓泵和所述第一控制電磁閥連接，所述第一控制電磁閥和所述油箱連接，所述液壓油缸的大腔和所述液壓油缸的小腔均與所述第一控制電磁閥連接，所述液壓油缸的大腔和所述液壓油缸的小腔之間連接形成再生油路，所述再生油路上設有所述再生電磁閥，所述液壓泵和所述第二控制電磁閥連接，所述第二控制電磁閥和所述油箱連接，所述迴轉馬達的進油油路和回油油路均與所述第二控制電磁閥連接，其特徵在於，還包括有迴轉順序閥、安全閥和第二液壓馬達，所述迴轉馬達的進油油路和回油油路均與所述迴轉順序閥連接，所述迴轉順序閥連接所述安全閥，所述安全閥和所述油箱連接，所述第二液壓馬達和所述動力源相連接，所述迴轉順序閥和所述安全閥之間的油路上連接有所述第二液壓馬達。優選的，還包括控制器和比例閥，所述控制器和所述比例閥電連接，所述比例閥與所述第二液壓馬達相連接。優選的，所述迴轉順序閥有兩個，所述迴轉馬達的進油油路和回油油路均連接有一個所述迴轉順序閥，且所述迴轉順序閥在油路中的設定壓力低於所述安全閥在油路中的設定壓力。優選的，所述第二液壓馬達和所述迴轉順序閥之間設有蓄能器二、蓄能器開關閥二，所述蓄能器開關閥二連接所述第二液壓馬達，所述蓄能器二連接所述蓄能器開關閥二。優選的，還包括控制器和多個比例閥，所述蓄能器開關閥二連接一個所述比例閥，多個所述比例閥和所述控制器電連接。優選的，還包括有回生電磁閥和第一液壓馬達，所述第一液壓馬達和所述動力源相連接，所述第一液壓馬達和所述液壓油缸的大腔相連接形成回生油路，所述回生油路上設有所述回生電磁閥。優選的，還包括控制器和多個比例閥，多個所述比例閥分別與所述第一液壓馬達、第二液壓馬達、所述回生電磁閥相連接，所述控制器電連接多個所述比例閥。優選的，所述第一液壓馬達和所述回生電磁閥之間設有蓄能器一、蓄能器開關閥一，所述第二液壓馬達和所述迴轉順序閥之間設有蓄能器二、蓄能器開關閥二；所述蓄能器開關閥一連接回生油路，所述蓄能器一連接所述蓄能器開關閥一，所述蓄能器開關閥二連接所述第二液壓馬達，所述蓄能器二連接所述蓄能器開關閥二。優選的，所述蓄能器開關閥一和所述蓄能器開關閥二分別連接有一個所述比例閥，所述比例閥和所述控制器電連接。優選的，所述第一液壓馬達、所述第二液壓馬達與所述液壓泵同軸直線連接或者所述第一液壓馬達、所述第二液壓馬達通過減速機和所述液壓泵連接。
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一種挖掘機，所述挖掘機安裝有上述任一項所述的挖掘機的能量再生結構。與現有技術相比，上述技術方案提供的挖掘機鬥杆及挖掘機具有以下優點通過在迴轉馬達的進油油路和回油油路上均設置迴轉順序閥，並將迴轉順序閥與用於為液壓泵提供輔助動力的液壓馬達連接，這樣迴轉順序閥溢出的高壓油可以提供給液壓馬達，進而輔助發動機，降低了油耗，大大減少了能量損失，提高了效率。


為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是現有技術中的挖掘機鬥的一種液壓迴路原理不意 圖2是現有技術中的挖掘機鬥的另一種液壓迴路原理示意 圖3是本發明實施例I中提供的液壓迴路原理示意 圖4是本發明實施例2中提供的液壓迴路原理示意 圖5是本發明實施例3中提供的液壓迴路原理示意 圖6是本發明實施例4中提供的液壓迴路原理示意 圖7是本發明實施例5中提供的液壓迴路原理示意 圖8是本發明實施例6中提供的液壓迴路原理示意 圖9是本發明實施例中的液壓馬達與動力源的各種連接示意圖。附圖中，各標號所代表的組件列表如下
I液壓油缸，2第一控制電磁閥，3油箱，4液壓泵，5發動機，6再生電磁閥，7第二控制電磁閥，8迴轉溢流閥，9迴轉馬達，10回生電磁閥，11比例閥，12控制器，13第一液壓馬達，14減速機，15蓄能器一，16蓄能器開關閥一，17迴轉順序閥，18安全閥，19第二液壓馬達，20蓄能器二，21蓄能器開關閥二。圖中A表示重力，B表示其它液壓油路。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例I
如圖3所示，本發明實施例提供了一種挖掘機的能量再生結構，包括液壓油缸I、再生電磁閥6、第一控制電磁閥2、動力源、回生電磁閥10、第一液壓馬達13和油箱3,動力源包括液壓泵4和發動機5，發動機5和液壓泵4連接，液壓泵4和第一控制電磁閥2連接，第一控制電磁閥2和油箱3連接，液壓油缸I的大腔和液壓油缸I的小腔均與第一控制電磁閥2連接，液壓油缸I的大腔和液壓油缸I的小腔之間連接形成再生油路，再生油路上設有再生電磁閥6，第一液壓馬達13通過減速機14和液壓泵4相連接，第一液壓馬達13和液壓油缸I的大腔相連接形成回生油路，回生油路上設有回生電磁閥10。其中第一液壓馬達13和回生電磁閥10均與比例閥11連接，比例閥11電連接控制器12。回生電磁閥10隻在動臂下降時打開，第一液壓馬達13為變量液壓馬達。當工作
裝置由於重力的作用收縮液壓油缸I以實現向目的方向移動時，即液壓油缸I收縮時，此時控制器12通過比例閥11控制回生電磁閥10打開及第一液壓馬達13工作，第一控制電磁閥2此時不切換或打開極少部分，液壓油幾乎不會油箱3。從液壓油缸I大腔導出的一部分高壓油通過再生電磁閥6在液壓油缸I的小腔內再生，另一部分高壓油幾乎全部通過回生電磁閥10所在的回生油路將高壓油供給用於動力回收作用的第一液壓馬達13，其餘的極少部分通過第一控制電磁閥2流入帶油箱3，這極少部分的油液是由於液壓油缸I動作和第一變量馬達13容積的控制不協調而產生的。在有效利用了液壓油缸I小腔再生的基礎上，以前從第一控制電磁閥2排到油箱3的高壓油幾乎全部通過上述第一變量液壓馬達13，並轉換成輔助發動機5的扭矩，大幅度減輕了發動機5的負荷，達到了降低油耗的目的，減少了能量的損失，在節能和降低廢氣排放上面也有較大的作用。實施例2
如圖4所示，在實施例I的基礎上增加蓄能器一 15和蓄能器開關閥一 16，其中蓄能器
一15和蓄能器開關閥一 16位於第一液壓馬達13和回生電磁閥10之間，蓄能器開關閥一16連接回生油路，蓄能器一 15連接蓄能器開關閥一 16。蓄能器開關閥一 16連接有比例閥11，比例閥11和控制器12電連接。其中，控制器12通過比例閥11控制蓄能器開關閥一 16的開啟和關閉。在工作裝置由於重力作用收縮油缸向目的方向移動時，從液壓油缸I大腔導出的液壓油一部分通過再生閥6在液壓油缸的小腔內再生，剩餘的液壓油幾乎全部通過回生電磁閥10供給第一液壓馬達13並經蓄能器開關閥一 16供給蓄能器一 15，極少部分油液通過第一控制電磁閥2排到油箱3。因為設置有蓄能器一 15，所以在工作裝置因重力作用收縮液壓油缸I向目的方向移動時，第一液壓馬達13不能完全吸收的油缸大腔高壓油可以儲存到蓄能器一 15裡。當油缸I收縮動作結束時，可以關閉蓄能器開關閥一 16，長時間儲存高壓油在蓄能器15裡。當油缸I收縮動作結束，開始油缸伸展動作或者驅動其他油缸和迴轉馬達9時，打開該蓄能器開關閥一 16，長時間儲存在該蓄能器一 15中的高壓油通過第一變量液壓馬達13，轉換成輔助發動機5的扭矩，大幅度減輕發動機5的負荷，達到改善油耗和減少能量損失的目的，在節能和降低廢氣排放上面也有較大的作用。實施例3
如圖5所示，本發明實施例提供了一種挖掘機的能量再生結構，包括液壓油缸I、再生電磁閥6、第一控制電磁閥2、迴轉馬達9、第二控制電磁閥7、迴轉順序閥17、安全閥18和第二液壓馬達19、動力源和油箱3，動力源包括液壓泵4和發動機5，發動機5和液壓泵4連接，液壓泵4和第一控制電磁閥2連接，第一控制電磁閥2和油箱3連接，液壓油缸I的大腔和液壓油缸的小腔均與第一控制電磁閥2連接，液壓油缸I的大腔和液壓油缸的小腔之間連接形成再生油路，再生油路上設有再生電磁閥6。液壓泵4和第二控制電磁閥7連接，第二控制電磁閥7和油箱3連接，迴轉馬達9的進油油路和回油油路均與第二控制電磁閥7連接，迴轉馬達9的進油油路和回油油路均與迴轉順序閥17連接，迴轉順序閥17連接安全閥18，安全閥18和油箱3連接，第二液壓馬達19通過減速機14和液壓泵4相連接，迴轉順序閥17和安全閥18之間的油路上連接有第二液壓馬達19。第二液壓馬達19連接比例閥11，比例閥11和控制器12電連接，控制器12通過比例閥11控制第二液壓馬達19的正常工作。其中迴轉順序閥17有兩個，迴轉馬達9的進油油路和回油油路均連接有一個迴轉順序閥17，且迴轉順序閥17在油路中的設定壓力低於安全閥18在油路中的設定壓力。第二液壓馬達19為變量液壓馬達
當迴轉馬達9起動或者制動時，迴轉順序閥17的出口壓力可以和迴轉順序閥17的入口壓力(即迴轉馬達口的壓力)幾乎相同。與原溢流閥8相比，迴轉順序閥17出口和入口壓 力差很小，或者幾乎為零，又由於迴轉順序閥17在油路中的設定壓力低於安全閥19在油路中的設定壓力，所以迴轉馬達9迴轉起動和制動時幾乎不會發生高壓油能量損失，這些高壓油進入到第二液壓馬達19中，可以通過泵的動力提供機構中的第二變量馬達19轉換成有效的高扭矩。這些高扭矩可以輔助發動機5，所以發動機5的負荷得到大幅度減輕，由此達到改善油耗和降低熱能量損失的目的，在節能和降低廢氣排放上面也有較大的作用。實施例4
如圖6所示，在實施例3的基礎上增加蓄能器二 20和蓄能器開關閥二 21，其中蓄能器
二20和蓄能器開關閥二 21位於迴轉順序閥17和第二液壓馬達19之間，蓄能器開關閥二21連接第二液壓馬達19，蓄能器二 20連接蓄能器開關閥二 21。蓄能器開關閥二 21連接有比例閥11，比例閥11和控制器12電連接。其中，控制器12通過比例閥11控制蓄能器開關閥二 21的開啟和關閉。當迴轉馬達9迴轉起動和制動時，高壓油通過迴轉順序閥17進入到第二液壓馬達19中，第二液壓馬達19回收不完高壓油時，控制器12通過控制比例閥11可打開蓄能器開關閥二 21，將多餘高壓油儲存到蓄能器二 20中，儲存完畢時關閉蓄能器開關閥二 21，高壓能量就可以長時間儲存。當迴轉馬達9起動或者制動動作停止時，打開蓄能器開關閥二 21，儲存在蓄能器二 20中的高壓油通過第二變量液壓馬達19，轉換成輔助發動機5的扭矩，大幅度減輕了發動機5的負荷，達到改善油耗和降低熱能量損失的目的，在節能和降低廢氣排放上面也有較大的作用。實施例5
如圖7所示，在實施例4的基礎上增加回生電磁閥10和第一液壓馬達13，第一液壓馬達13和液壓泵4同軸直接連接，第一液壓馬達13和液壓油缸I的大腔相連接形成回生油路，回生油路上設有該回生電磁閥10。回生電磁閥10和第一液壓馬達13均與一個比例閥11連接，所有比例閥11與控制器12電連接。控制器12通過比例閥10對上述的第一液壓馬達13、第二液壓馬達19、回生電磁閥10進行控制。本實施例同時具有液壓油缸收縮時的動作能量回收和迴轉馬達迴轉(制動)時的能量回收作用，工作原理與上述實施例相同，在此不再贅述。本發明實施例將以前浪費的液壓損失、溢流閥的熱損失等能量損失得到有效再利用，減少發動機油耗的同時，在節能和降廢氣等上面也有較大的作用。實施例6
如圖8所不,在實施例5的基礎上增加蓄能器一 15、蓄能器開關閥一 16、蓄能器二 20、蓄能器開關閥二 21。蓄能器一 15和蓄能器開關閥一 16位於第一液壓馬達13和回生電磁閥10之間，蓄能器二 20和蓄能器開關閥二 21位於迴轉順序閥17和第二液壓馬達19之間。蓄能器開關閥一 16連接回生油路，蓄能器一 15連接蓄能器開關閥一 16 ;蓄 能器開關閥二21連接液壓馬達二 19，蓄能器二 20連接所述蓄能器開關閥二 21。其中蓄能器開關閥一 16和蓄能器開關閥二 21均連接有一個比例閥11，比例閥11都與控制器12電連接。控制器12通過比例閥11控制蓄能器開關閥一 16和蓄能器開關閥二 21的開關狀態。本發明實施例可以利用蓄能器實現長時間的能量回收，將以前浪費的液壓損失、溢流閥的熱損失等能量損失得到有效再利用，減少發動機油耗的同時，在節能和降廢氣等上面也有較大的作用。其中，本發明實施例中的發動機5、液壓泵4和變量液壓馬達之間連接的方法並不限於上述實施例的方式，如圖9所示，為多種不同的連接方式，而對於變量液壓馬達是通過使用減速機14連接還是在液壓泵5的同軸上直接連接的方式，都是會起到引起能量回收的扭矩傳遞機構的變化的作用，本發明實施例對此不作限定。一種挖掘機，該挖掘機安裝有上述的任意一種挖掘機的能量再生結構。挖掘機的其它部分可參考現有技術，在此不在你贅述。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種挖掘機的能量再生結構，包括液壓油缸(I)、再生電磁閥(6)、第一控制電磁閥(2)、迴轉馬達(9)、第二控制電磁閥(7)、動力源和油箱(3)，所述動力源包括液壓泵(4)和發動機(5 )，所述發電機(5 )和所述液壓泵(4 )連接，所述液壓泵(4 )和所述第一控制電磁閥(2)連接，所述第一控制電磁閥(2)和所述油箱(3)連接，所述液壓油缸(I)的大腔和所述液壓油缸(I)的小腔均與所述第一控制電磁閥(2)連接，所述液壓油(I)缸的大腔和所述液壓油缸(I)的小腔之間連接形成再生油路，所述再生油路上設有所述再生電磁閥(6)，所述液壓泵(4)和所述第二控制電磁閥(7)連接，所述第二控制電磁閥(7)和所述油箱(3)連接，所述迴轉馬達(9)的進油油路和回油油路均與所述第二控制電磁閥(7)連接，其特徵在於，還包括有迴轉順序閥、安全閥和第二液壓馬達，所述迴轉馬達(9)的進油油路和回油油路均與所述迴轉順序閥連接，所述迴轉順序閥(17)連接所述安全閥(18)，所述安全閥(18)和所述油箱(3)連接，所述第二液壓馬達(19)和所述動力源相連接，所述迴轉順序閥(17)和所述安全閥(18)之間的油路上連接有所述第二液壓馬達(19)。
2.根據權利要求I所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，還包括控制器(12)和比例閥(11)，所述控制器(12)和所述比例閥(11)電連接，所述比例閥(11)與所述第二液壓馬達(19)相連接。
3.根據權利要求I所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，所述迴轉順序閥(17)有兩個，所述迴轉馬達(9)的進油油路和回油油路均連接有一個所述迴轉順序閥(17)，且所述迴轉順序閥(17)在油路中的設定壓力低於所述安全閥(18)在油路中的設定壓力。
4.根據權利要求I或2所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，所述第二液壓馬達(19)和所述迴轉順序閥(17)之間設有蓄能器二(20)、蓄能器開關閥二(21)，所述蓄能器開關閥二(21)連接所述第二液壓馬達(19)，所述蓄能器二(20)連接所述蓄能器開關閥二(21)。
5.根據權利要求4所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，還包括控制器(12)和多個比例閥(11)，所述蓄能器開關閥二(21)連接一個所述比例閥(11)，多個所述比例閥(11)和所述控制器(12)電連接。
6.根據權利要求I或2所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，還包括有回生電磁閥(10)和第一液壓馬達(13)，所述第一液壓馬達(13)和所述動力源相連接，所述第一液壓馬達(13)和所述液壓油缸(I)的大腔相連接形成回生油路，所述回生油路上設有所述回生電磁閥(10)。
7.根據權利要求6所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，還包括控制器(12)和多個比例閥(11)，多個所述比例閥(11)分別與所述第一液壓馬達(13)、第二液壓馬達(19)、所述回生電磁閥(10)相連接，所述控制器(12)電連接多個所述比例閥(11)。
8.根據權利要求7所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，所述第一液壓馬達(13)和所述回生電磁閥(10)之間設有蓄能器一(15)、蓄能器開關閥一(16)，所述第二液壓馬達(19)和所述迴轉順序閥(17)之間設有蓄能器二(20)、蓄能器開關閥二(21);所述蓄能器開關閥一(16)連接回生油路，所述蓄能器一(15)連接所述蓄能器開關閥一(16)，所述蓄能器開關閥二(21)連接所述第二液壓馬達(19)，所述蓄能器二(20)連接所述蓄能器開關閥二(21)。
9.根據權利要求8所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，所述蓄能器開關閥一(16)和所述蓄能器開關閥二(21)分別連接有一個所述比例閥(11)，所述比例閥(11)和所述控制器(12)電連接。
10.根據權利要求I所述的挖掘機的能量再生結構，其特徵在於，所述第一液壓馬達(13)、所述第二液壓馬達(19)與所述液壓泵(4)同軸直線連接或者所述第一液壓馬達(13)、所述第二液壓馬達(19)通過減速機(14)和所述液壓泵(4)連接。
11.一種挖掘機，其特徵在於，所述挖掘機安裝有權利要求I至10任一項所述的挖掘機的能量再生結構。
全文摘要
本發明公開了一種挖掘機的能量再生結構及挖掘機，屬於工程機械技術領域。該挖掘機的能量再生結構，包括液壓油缸、再生電磁閥、第一控制電磁閥、迴轉馬達、第二控制電磁閥、油箱、液壓泵，還包括迴轉順序閥、安全閥和第二液壓馬達，迴轉馬達的進油油路和回油油路均與迴轉順序閥連接，迴轉順序閥連接安全閥，安全閥和油箱連接，第二液壓馬達和液壓泵相連接，迴轉順序閥和安全閥之間的油路上連接有第二液壓馬達。本發明通過在迴轉馬達的進油油路和回油油路上設置有迴轉順序閥，並將迴轉順序閥與為液壓泵提供輔助動力的液壓馬達連接，這樣迴轉順序閥溢出的高壓油可以提供給液壓馬達，進而輔助發動機，降低了油耗，大大減少了能量損失，提高了效率。
文檔編號E02F9/22GK102888876SQ201210426488
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者曹東輝, 陳克雷, 吉野和憲 申請人:三一重機有限公司