一种挖掘机用节能型液压控制系统及工作方法与流程

本发明涉及工程机械设备技术领域，具体涉及一种挖掘机用节能型液压控制系统及工作方法。

背景技术：

燃油价格的不断上升，客户对燃油消耗率的关注度不断提高，制造挖掘机的主机厂越来越多，市场竞争越来越激烈，对挖掘机的作业要求也越来越高，现有挖掘机能耗较高，耗费的燃油量较大，而挖掘机工作过程中，动臂下降时，产生的势能被浪费，不能很好的被利用，浪费了能源，因此亟需提供一种挖掘机动臂的液压控制回路，能够有效利用动臂下降时产生的势能，减少挖掘机的能耗。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种挖掘机用节能型液压控制系统，将挖掘机动臂下降产生的势能转化为供给发动机的正负载，从而降低发动机的输出扭矩，进而节约发动机的燃油消耗。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种挖掘机用节能型液压控制系统，包括用于驱动挖掘机动臂动作的动臂液压缸，所述动臂液压缸的无杆腔通过第一控制阀与蓄能器的进油口连接，蓄能器的出油口通过第二控制阀与定量马达的进油口连接，所述定量马达的输出轴通过单向离合器与齿轮传动机构连接，定量马达将动力传输给齿轮传动机构，齿轮传动机构与发动机的输出轴连接，将动力传递给发动机输出轴，为发动机提供正负载。

进一步的，所述动臂液压缸的无杆腔及有杆腔均与主阀连接，所述主阀与主泵连接，主泵与液压油箱连接，主泵能够驱动液压油箱内的液压油进入主阀，通过主阀进入动臂液压缸。

进一步的，所述主阀与动臂液压缸无杆腔连接的管路上安装有压力传感器，所述压力传感器用于检测动臂液压缸无杆腔内的油压。

进一步的，所述蓄能起采用活塞式蓄能器。

进一步的，所述定量马达的出油口与液压油箱连接，流经定量马达的液压油通过定量马达的出油口流回液压油箱。

进一步的，所述动臂液压缸的有杆腔通过高压单向阀及背压阀与液压油箱连接。

进一步的，所述液压油箱与液压油冷却回路连接，所述液压冷却回路中连接有叶片泵、液压油散热器，所述液压油散热器一侧设置有冷却扇，所述冷却扇对液压油散热器进行散热冷却。

本发明还公开了一种挖掘机用节能型液压控制系统的工作方法，动臂下降时，第一控制阀打开蓄能器与动臂液压缸无杆腔的液压通路，第二控制阀关闭定量马达与蓄能器的液压通路，液压油由动臂液压缸的无杆腔通过第一控制阀流入蓄能器，进行蓄能，压力传感器实时检测动臂液压缸的无杆腔内的油压，当压力达到设定值时，第一控制阀工作，关闭蓄能器与动臂液压缸无杆腔的液压通路，停止蓄能，第二控制阀工作，打开蓄能器与定量马达的连接通路，液压油经第二控制阀流入定量马达，定量马达输出轴将动力传递给齿轮传动机构，齿轮传动机构作用于发动机的输出轴，产生正负载，降低发动机的输出扭矩。

进一步的，动臂下降时，背压阀工作，产生背压，部分液压油进入动臂液压缸的有杆腔，对动臂液压缸的有杆腔进行补油。

本发明的有益效果：

本发明的液压控制系统，通过设置蓄能器，可对动臂下降时产生的势能进行存储，并利用动臂下降时产生的势能通过定量马达、单向离合器、齿轮传动机构作用于发动机的输出轴，对发动机输出轴产生正负载，从而降低发动机的输出扭矩，进而节约发动机的燃油消耗。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明液压控制系统示意图；

其中，1.动臂液压缸，1-1.有杆腔，1-2.无杆腔，2.主阀，3.主泵，4.液压油箱，5.压力传感器，6.第一控制阀，7.蓄能器，8.第二控制阀，9.定量马达，10.单向离合器，11.齿轮传动机构，12.发动机，13.高压单向阀，14.背压阀，15.叶片泵，16.液压油散热器，17.冷却扇。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有的挖掘机燃油消耗率较高，节能效果差，针对上述问题，本申请提出了一种挖掘机用节能型动臂液压缸控制系统。

本申请的一种典型实施方式中，如图1所示，一种挖掘机用节能型液压缸控制系统，包括动臂液压缸1，所述动臂液压缸用于控制动臂的工作，所述动臂液压缸内部具有活塞，活塞与活塞杆连接，活塞将动臂液压缸分为有杆腔1-1及无杆腔1-2，所述有杆腔及无杆腔均与主阀2连接，所述主阀与主泵3连接，主泵与液压油箱4连接，主泵可驱动液压油箱内的液压油进入主阀，主阀控制液压油进入动臂液压缸的有杆腔和无杆腔，控制动臂液压缸的动作，主泵与主阀、主阀与动臂液压缸的液压连接通路采用现有挖掘机主阀与动臂液压缸的连接通路，在此不进行详细叙述。

所述主阀与动臂液压缸无杆腔的连接管路上安装有压力传感器5，所述压力传感器可以检测动臂液压缸无杆腔内的油压。

所述动臂液压缸的无杆腔通过第一控制阀6与蓄能器7连接，所述第一控制阀采用三位三通电磁阀，所述蓄能器采用活塞式蓄能器，三位三通电磁阀与活塞式蓄能器的进油口连通，所述活塞式蓄能器的出油口与第二控制阀8连通，所述第二控制阀与定量马达9的进油口连通，所述第二控制阀采用二位二通电磁阀，所述定量马达的出油口与液压油箱连通,所述三位三通电磁阀的一个接口还与液压油箱连通，当蓄能器充能压力达到设定值后，三位三通电磁阀工作，将其与油箱连通的通路导通，动臂液压缸无杆腔内的液压油直接流入液压油箱，停止蓄能。所述的三位三通电磁阀与活塞式蓄能器的进油口之间设置有单向阀，可防止活塞式蓄能器中的液压油泄漏。

所述定量马达的输出轴通过单向离合器10连接有齿轮传动机构11，所述齿轮传动机构与发动机的输出轴连接，所述齿轮传动机构包括多个相互啮合的齿轮，定量马达的输出轴与其中一个齿轮连接，带动其转动，作为主动齿轮，发动机输出轴与一个齿轮连接，该齿轮作为从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮之间通过齿轮啮合传动，定量马达将动力传输给发动机的输出轴，定量马达将动力通过齿轮传动机构传递给发动机的输出轴，为发动机的输出轴提供正负载，降低发动机输出轴的输出扭矩。

所述动臂液压缸的有杆腔通过高压单向阀12连接有背压阀13，所述背压阀与液压油箱连接，所述背压阀可产生背压，动臂下降时，动臂阀芯移动，在背压阀的作用下，液压油由液压油箱进入有杆腔，可对动臂液压缸的有杆腔进行补油，避免动臂液压缸有杆腔产生吸空现象。

所述液压油箱还连接有液压油冷却回路，所述液压油冷却回路上设有叶片泵14、液压油散热器15，所述液压油散热器的一侧设有冷却扇16，所述冷却扇与电磁阀连接，通过电磁阀控制冷却扇的马达，从而得到目标冷却扇转速，所述的液压油冷却回路采用现有挖掘机上的液压油冷却回路，在此不进行详细叙述。

本发明还公开了一种挖掘机用节能型动臂液压控制系统的工作方法，主泵驱动液压油箱中的液压油进入主阀，并通过主阀进入动臂液压缸的有杆腔和无杆腔，带动动臂液压缸的工作，压力传感器可以实时检测动臂液压缸无杆腔内的压力信息，液压油回流到液压油箱，液压油箱中的液压油在叶片泵的作用下进入液压有冷却回路，在液压油散热器的作用下进行冷却，并回流入液压油箱。

当挖掘机动臂下降时，挖掘机的控制系统控制第一控制阀工作，第一控制阀导通动臂液压缸无杆腔与蓄能器的液压通路，液压油进入蓄能器进行蓄能，压力传感器实时检测无杆腔内的油压，当达到设定压力时，第一控制阀切断无杆腔与蓄能器的液压通路，连通无杆腔与液压油箱的通路，液压油通过第一控制阀流入液压油箱，同时第二控制阀工作，导通蓄能器与定量马达之间的液压通路，液压油流经定量马达，并由定量马达的出油口回流入液压油箱，定量马达的输出轴通过齿轮传动机构将动力传输给发动机的输出轴，为发动机输出轴提供正负载，降低了发动机的输出扭矩，进而节约了发动机的燃油消耗。定量马达流出的液压油流入液压油箱。

采用本发明的动臂液压缸控制系统，较同等规格挖掘机节省燃油消耗20％以上。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。