用于挖掘机的液压节能系统

本技术属于液压控制，具体是一种用于挖掘机的液压节能系统。

背景技术：

1、挖掘机是一种广泛使用的工程机械，其在施工过程中有多种作业方式，作业对象也有很大的变化。

2、如图1所示，现有技术中的动臂子系统通常包括动臂100、转台200和动臂液压缸4组成。动臂液压缸4的缸筒铰接在转台200上，动臂液压缸4的活塞杆铰接在动臂100的中部。当动臂液压缸伸缩运动时，即可驱动动臂做上下摆动。图2是现有技术中挖掘机动臂液压系统的简化原理图。结合图1和图2可知，传统的挖掘机在负载功率需求较高或较低时，发动机的工作点不能稳定在经济区，燃油消耗严重。同时，挖掘机在施工过程中要有大量的动臂下降及回转动作，当动臂下降时，其下降势能被液压节流转化为热量而浪费掉；在回转减速制动过程中存在惯性势能，这部分能量无法回收利用，导致产生了大量的热量，造成了能量浪费和零件的损坏。因此，研究动臂势能回收与再利用问题，对延长设备使用寿命，提高节能减排具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于挖掘机的液压节能系统，该系统能将动臂下放过程中的势能能量进行有效的回收，同时，能将回收的能量再利用于动臂提升的过程中，从而能避免能量的浪费，并能实现节能的目的。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于挖掘机的液压节能系统，包括发动机、液压泵、第一单向阀、主换向阀、动臂液压缸、操纵手柄、第二齿轮、第一齿轮、第二离合器、液压马达、辅助换向阀、蓄能器、液压泵马达、切换阀、第二单向阀、第一离合器、飞轮和控制器；所述发动机与液压泵同轴连接，液压泵的s口通过管路与油箱连接，其p口与第一单向阀的进油口a连接,第一单向阀的出油口b通过管路与主换向阀的p口连接,主换向阀的a口通过管路与动臂液压缸的油口b连接，主换向阀的b口分别通过管路与动臂液压缸的油口a连接；主换向阀的t口通过管路与油箱连接；

3、所述动臂液压缸为三腔液压缸，其缸筒与转台铰接，其活塞杆端与动臂的中部铰接；

4、所述第二齿轮与发动机同轴连接；所述第一齿轮与第二齿轮相啮合的设置，第一齿轮旋转中心的传动轴通过第二离合器与液压马达的传动轴连接；

5、所述液压马达的t口通过管路与油箱连接，其p口与辅助换向阀的t口连接；

6、所述辅助换向阀的p口通过管路同时与液压泵马达的p口和切换阀的p口连接，其b口通过管路与蓄能器连接，其a口截止；

7、所述液压泵马达通过第一离合器与飞轮的传动轴连接，其s口通过管路与油箱连接；

8、所述切换阀的a口通过管路同时与动臂液压缸的油口c和第二单向阀的出油口b连接，第二单向阀的进油口a通过管路与油箱连接；

9、所述控制器分别与操纵手柄、发动机、主换向阀、辅助换向阀、第一离合器、第二离合器、切换阀、液压泵马达和液压马达连接。

10、作为一种优选，所述控制器为plc控制器。

11、作为一种优选，所述切换阀为二位二通电磁换向阀，其失电后工作在右位，其得电后工作在左位，工作在右位时，其p口和a口之间的油路断开，工作在左位时，其p口和a口之间的油路连通。

12、作为一种优选，所述主换向阀为三位四通电磁换向阀，其电磁铁y1b得电后工作在左位，其电磁铁y1a得电后工作在右位，其失电时工作在中位,工作在左位时，其p口和a口之间的油路连接，其t口和b口之间的油路连通；工作在右位时，其p口和b口之间的油路连接，其t口和a口之间的油路连通；工作在中位时，其p口、a口、t口和b口互不连通。

13、作为一种优选，所述辅助换向阀为三位四通电磁换向阀，其电磁铁y3b得电后工作在左位，其电磁铁y3a得电后工作在右位，其失电时工作在中位,工作在左位时，其p口和a口之间的油路连接，其t口和b口之间的油路连通；工作在右位时，其p口和b口之间的油路连接，其t口和a口之间的油路连通；工作在中位时，其p口、a口、t口和b口互不连通。

14、本实用新型中，使动臂液压缸为三腔液压缸，并使其第三腔4c通过切换阀一与液压泵马达的p口连接，使液压泵马达通过第一离合器和飞轮的设置，可以在动臂下降的过程中，控制切换阀一得电，进而能利用油液驱动液压泵马达带动飞轮旋转，这样，通过液压马达和飞轮的设置，可以在动臂下降的过程中，通过液压马达将油液的能量转化并存储于飞轮中，避免了动臂下降过程中能量的浪费。同时，可以在动臂提升时，利用储存在飞轮中的能量驱动动臂提升。使辅助换向阀的p口连接液压泵马达的p口，可以在发动机熄火后，飞轮中还有部分剩余能量的情况下，通过控制辅助换向阀工作在左位的方式，将飞轮中剩余的能量转化成压力能并存储到蓄能器中，以待后续利用，有效避免了这些能量的浪费。辅助换向阀的t口通过与液压马达的p口连接，液压马达的t口与油箱连接，可以使蓄能器中存储的能量通过液压马达流回油箱，由于液压马达通过第二离合器可以驱动第一齿轮，而与发动机同轴连接的第二齿轮又与第一齿轮啮合，该过程中，可通过液压马达的驱动使原本停机的发动机再次启动，避免了常规的发动机启动系统需要频繁的使用蓄电池和启动马达进行启动的工况，从而有利于延长蓄电池和启动马达的使用寿命，并能在蓄电池电力不足的情况下可以实现发动机的再次启动。该系统能减少对发动机的功率需求，可以使系统选用更小型号的发动机，具有显著的节能效果，还降低了发动机的投入成本。

技术特征：

1.一种用于挖掘机的液压节能系统，包括发动机（6）、液压泵（1）、第一单向阀（2）、主换向阀（3）、动臂液压缸（4）和操纵手柄，所述发动机（6）与液压泵（1）同轴连接，液压泵（1）的s口通过管路与油箱（5）连接，其p口与第一单向阀（2）的进油口a连接, 第一单向阀（2）的出油口b通过管路与主换向阀（3）的p口连接,主换向阀（3）的a口通过管路与动臂液压缸（4）的油口b连接，主换向阀（3）的b口分别通过管路与动臂液压缸（4）的油口a连接；主换向阀（3）的t口通过管路与油箱（5）连接；

2.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的液压节能系统，其特征在于，所述控制器为plc控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于挖掘机的液压节能系统，其特征在于，所述切换阀（13）为二位二通电磁换向阀，其失电后工作在右位，其得电后工作在左位，工作在右位时，其p口和a口之间的油路断开，工作在左位时，其p口和a口之间的油路连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于挖掘机的液压节能系统，其特征在于，所述主换向阀（3）为三位四通电磁换向阀，其电磁铁y1b得电后工作在左位，其电磁铁y1a得电后工作在右位，其失电时工作在中位,工作在左位时，其p口和a口之间的油路连接，其t口和b口之间的油路连通；工作在右位时，其p口和b口之间的油路连接，其t口和a口之间的油路连通；工作在中位时，其p口、a口、t口和b口互不连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于挖掘机的液压节能系统，其特征在于，所述辅助换向阀（9）为三位四通电磁换向阀，其电磁铁y3b得电后工作在左位，其电磁铁y3a得电后工作在右位，其失电时工作在中位,工作在左位时，其p口和a口之间的油路连接，其t口和b口之间的油路连通；工作在右位时，其p口和b口之间的油路连接，其t口和a口之间的油路连通；工作在中位时，其p口、a口、t口和b口互不连通。

技术总结
一种用于挖掘机的液压节能系统，主换向阀的A、B口分别与动臂液压缸的油口B、A连接；动臂液压缸为三腔液压缸，其缸筒与转台铰接，其活塞杆端与动臂铰接；第二齿轮与发动机同轴连接；第一齿轮与第二齿轮相啮合，第一齿轮的传动轴通过第二离合器与液压马达的传动轴连接；液压马达的T口、P口分别与油箱、辅助换向阀的T口连接；辅助换向阀的P口同时与液压泵马达的P口和切换阀的P口连接，其B口与蓄能器连接，其A口截止；液压泵马达通过第一离合器与飞轮的传动轴连接；切换阀的A口同时与动臂液压缸的油口C和第二单向阀的出油口B连接，第二单向阀的进油口A与油箱连接。该系统能将动臂的势能转化并进行存储，并能实现储能的再利用。

技术研发人员：李建松,孙金海,黎少辉,周波,吉智
受保护的技术使用者：徐州工业职业技术学院
技术研发日：20220315
技术公布日：2024/1/12