一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法及裝置的製作方法
2023-12-04 11:51:36
專利名稱：一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於機電一體化技術領域，涉及一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法及裝置。
背景技術：
液壓挖掘機是一種典型的周期性作業設備，動臂的下降是其工作周期的一個典型 環節。當液壓挖掘機動臂下降時，普通液壓挖掘機是通過控制閥的開度來調節工作臂的 下降速度，通過關閉控制閥實現動臂下降運動的停止。普通液壓挖掘機通常沒有能量回 收裝置，動臂下放過程中釋放的勢能大部分消耗在控制閥上，造成了能量的浪費。
混合動力液壓挖掘機由於裝有蓄電池和發電機，理論上可以把液壓挖掘機動臂下 降過程中的勢能回收成電能並存儲於蓄電池中，在適當的時候再用於驅動電動機做功。 現有的油電混合動力液壓挖掘機動臂勢能回收方法大多採用在動臂液壓缸回油路上串 接液壓馬達和發電機，通過液壓馬達驅動發電機把動臂的勢能回收成電能。由於液壓挖 掘機動臂下降過程中可以進行能量回收的時間通常小於2秒鐘，且回收過程中液壓油的 壓力波動大，導致發電機工作在低效率區、能量回收的效率非常低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法及裝置，以提 高液壓挖掘機動臂勢能的回收效率。
本發明的技術解決方案如下
一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法，其特徵在於，先通過蓄能器把液壓缸回縮過 程中的勢能儲存，再將蓄能器中的儲能驅動發電機發電，實現液壓挖掘機動臂勢能的回 收。所述儲存勢能的方式是將勢能轉換成壓力能。
所述的蓄能器和發電機之間通過比例閥連接以控制發電機的轉速。
一種液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，其特徵在於，包括液壓缸、油箱、儲能器、 馬達、發電機和儲能裝置；所述的液壓缸的一端通過第一電磁陶與油箱連接；另一端通 過第二電磁閥與油箱連接；所述的液壓缸的無杆端與儲能器通過第三電磁閥連接；所述 的儲能器通過第四電磁閥、馬達與發電機連接；所述的發電機與儲能裝置電連接。
所述的液壓挖掘機動臂勢能回收裝置還包括控制器，所述的控制器與第一電磁閥、 第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的控制端連接。
所述的第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥均為二位二通電磁閥。
所述的第四電磁閥為二位二通比例閥。
所述的發電機通過逆變器與儲能裝置連接。
有益效果
本發明實現了液壓挖掘機動臂勢能的高效回收，其原理是巧妙地通過蓄能器的儲能 作用改變了液壓油用於發電的工作時間，給勢能的回收提供了有效的緩衝，另外，通過 比例閥的節流控制減小了發電過程中液壓油的壓力波動，實現了發電機工作轉速的調 節，提高了發電機的工作效率，進而提高了能量回收的效率。
通過蓄能器把液壓缸回縮過程中的勢能先轉換成壓力能，然後通過控制器的控制， 把蓄能器中的壓力油用於驅動發電機發電。由於蓄能器的儲能作用，避免了現有能量 回收只能發生在液壓缸縮回時的不足，有效延長了能量回收的時間。
通過控制器調整二位二通比例閥的開度，保持液壓油流過發電機時的壓差基本保持 不變，實現發電機工作轉速的調節，確保發電機工作在高效率區。由此克服了原有的 勢能回收裝置勢能回收效率低的缺點。
圖1為液壓挖掘機動臂勢能能量回收裝置示意圖。
具體實施例方式
下面實例是對本發明的進一步說明，而不是限制發明的範圍。 實施例h
如圖1所示，油電混合動力液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，包括液壓缸3、控制器l、蓄能器2、 二位二通電磁閥4、 5和7、 二位二通比例閥6 (其中二位二通電磁閥 4、 7和5和二位二通比例閥6分別對應發明內容部分的第一電磁閥、第二電磁闊、第 三電磁閥和第四電磁閥)、發電機9、液壓馬達IO、逆變器ll、儲能器12和油箱8， 二 位二通電磁閥4、 5和7均為常閉電磁閥，二位二通比例閥6為常閉比例閥，二位二通 電磁閥4安裝在液壓缸3有杆腔油口和油箱8之間，二位二通電磁閥7安裝在液壓缸3 無杆腔油口和油箱8之間，二位二通電磁閥5—端與液壓缸3無杆腔的油口相連，另 一端與二位二通比例闊6相連。蓄能器2安裝在二位二通電磁閥5和二位二通比例閥6 之間。二位二通比例閥6之後依次串接了液壓馬達10、發電機9、逆變器ll和儲能器 12。控制器2的輸出分別與二位二通電磁闊4、 5、 7、 二位二通比例閥6和發電機9相 連。另外需要說明的是圖1中的標號8對應的是同一個油箱，畫成多個只是行業畫 圖的標準。
該裝置的工作過程如下當液壓缸3的活塞杆縮回時，如果不需要進行能量回收， 則開啟二位二通電磁閥4、 7，關閉二位二通電磁閥5和二位二通比例閥6，油箱8中 的液壓油通過二位二通電磁闊4進入液壓缸3的有杆腔，液壓缸3無杆腔中的液壓油 通過二位二通電磁閥7回油箱；如果需要進行能量回收，則先關閉二位二通電磁閥7 和二位二通比例閥6，再接通二位二通電磁閥4、 5，油箱8中的液壓油通過二位二通 電磁閥4進入液壓缸3的有杆腔，液壓缸3無杆腔中的液壓油被充入到蓄能器2中。 當需要進行能量回收時，控制器1關閉二位二通電磁閥5、 7，接通二位二通電磁閥4 和二位二通比例閥6，蓄能器2中的壓力油流入液壓馬達10，帶動發電機9發電，發 電機9產生的電能通過逆變器11存儲在儲能器12中。
通過蓄能器2把液壓缸3回縮過程中的勢能先轉換成壓力能，然後通過控制器1 的控制，把蓄能器2中的壓力油用於驅動發電機9發電。由於蓄能器2的儲能作用， 避免了現有能量回收只能發生在液壓缸3縮回時的不足，有效延長了能量回收的時間。
通過控制器1調整二位二通比例閥6的開度，保持液壓油流過發電機9時的壓差 基本保持不變，實現發電機9輸出穩定的電能以及實現發動機9工作轉速的調節，確 保發電機9工作在高效率區。
權利要求
1、一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法，其特徵在於，先通過蓄能器把液壓缸回縮過程中的勢能儲存，再將蓄能器中的儲能驅動發電機發電，實現液壓挖掘機動臂勢能的回收。
2、 根據權利要求1所述的液壓挖掘機動臂勢能回收方法，其特徵在於，所述儲存 勢能的方式是將勢能轉換成壓力能。
3、 根據權利要求1或2所述的液壓挖掘機動臂勢能回收方法，其特徵在於，所述的 蓄能器和發電機之間通過比例閥連接以控制發電機的轉速。
4、 一種液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，其特徵在於，包括液壓缸、油箱、儲能器、 馬達、發電機和儲能裝置；所述的液壓缸的一端通過第一電磁閥與油箱連接；另 一端通過第二電磁閥與油箱連接；所述的液壓缸的無杆端與儲能器通過第三電磁 閥連接；所述的儲能器通過第四電磁閥、馬達與發電機連接；所述的發電機與儲 能裝置電連接。
5、 根據權利要求4所述的液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，其特徵在於，還包括控制 器，所述的控制器與第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的控制 端連接。
6、 根據權利要求4所述的液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，其特徵在於，所述的第一 電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥均為二位二通電磁閥。
7、 根據權利要求4所述的液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，其特徵在於，所述的第四 電磁閥為二位二通比例閥。
8、 根據權利要求4~7任一項所述的液壓挖掘機動臂勢能回收裝置，其特徵在於，所 述的發電機通過逆變器與儲能裝置連接。
全文摘要
本發明公開了一種液壓挖掘機動臂勢能回收方法和裝置，該方法為先通過蓄能器把液壓缸回縮過程中的勢能儲存，再將蓄能器中的儲能驅動發電機發電，實現液壓挖掘機動臂勢能的回收。所述儲存勢能的方式是將勢能轉換成壓力能。所述的蓄能器和發電機之間通過比例閥連接以控制發電機的轉速。本發明實現了液壓挖掘機動臂勢能的高效回收，其原理是巧妙地通過蓄能器的儲能作用改變了液壓油用於發電的工作時間，給勢能的回收提供了有效的緩衝，另外，通過比例閥的節流控制減小了發電過程中液壓油的壓力波動，實現了發電機工作轉速的調節，提高了發動機的工作效率，進而提高了能量回收的效率。
文檔編號H02J7/14GK101435451SQ20081014387
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者劉少軍, 黃中華 申請人:中南大學