专利名称：压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种重力势能回收再生装置，更确切的说是一种压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置。
背景技术：
在大中型液压挖掘机挖掘时，动臂的举升和下降动作都由发动机驱动液压泵经液压换向阀控制动臂油缸进行，由于动臂的自重较大，不仅将动臂的重力势能白白浪费，而且会加大发动机的工作负荷，增加油耗，不利于挖掘机的节能减排。现有的挖掘机动臂重力势能回收再生装置多采用液压回收方式，其存在结构复杂、能量转化率低、动态响应慢、重量大、成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种能量转化率高、能量密度大、重量轻、结构简单的压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置。为解决上述技术问题，本发明的压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置，它包括:挖掘机回旋平台、动臂，其特征在于:它还包括压簧蓄能油缸。其中，所述压簧蓄能油缸的缸筒吊耳与挖掘机回旋平台铰接，压簧蓄能油缸的活塞杆吊耳与动臂中部铰接；在压簧蓄能油缸的缸筒的中部位置沿外周向设有第一凸台，所述活塞杆在靠近活塞杆吊耳的端部位置沿外周向设有第二凸台；在第一凸台远离缸筒吊耳的第一圆环端面固定连接有第一套筒，第一套筒的第一外侧底面与第一圆环端面接触，第一套筒的第一内侧底面设有第一弹簧定位槽，第一弹簧定位槽与压簧的一端接触，压簧的另一端与第二套筒的第二内侧底面上的第二弹簧定位槽接触，第二套筒的第二外侧底面与第二凸台远离活塞杆吊耳的第二圆环端面接触，第二套筒与第二凸台固定连接。所述活塞杆设有油道、第一油口、第二油口，第一油口和第二油口通过油道连通，第一油口位于有杆腔一侧且靠近活塞的活塞杆的一端，第二油口位于靠近活塞杆吊耳的活塞杆的一端。所述压簧为多个不同外径的压簧，多个不同外径压簧的纵向轴线与活塞杆、缸筒的纵向轴线在同一直线上。所述压簧还可为多个相同外径的压簧，多个相同外径压簧的纵向轴线以活塞杆和缸筒的纵向轴线平行且对称分布。所述压簧的最大压缩量大于动臂从最高位置下降到最低位置时活塞杆的压缩量。在动臂下降和举升过程中，缸筒的有杆腔的液压油通过活塞杆的第一油口、油道、第二油口与外部控制油路连通，缸筒的无杆腔的液压油通过相应的油口与外部控制油路连通。挖掘机进行挖掘作业，需要操纵动臂不断地进行下降和举升。在动臂下降过程中，动臂连同斗杆、铲斗的重心降低，在动臂连同斗杆、铲斗的重力作用下，铰接在动臂上的活塞杆吊耳推动活塞杆向缸筒内压缩，经第二凸台推动第二套筒、第二套筒的第二内侧底面、第二弹簧定位槽，将压簧的一端压缩，由于压簧的另一端抵压在第一套筒的第一内侧底面的第一弹簧定位槽上，而第一套筒固定在第一套筒的第一凸台上固定不动，使压簧被压缩，将动臂连同斗杆、铲斗的重力势能直接转换为压簧的弹性势能储存起来。在动臂举升过程中，压簧的伸张弹力经第二套筒的第二内侧底面、第二弹簧定位槽、第二套筒、第二凸台，推动活塞杆向缸筒外伸长，活塞杆吊耳推动动臂连同斗杆、伊斗一起举升，使动臂连同斗杆、铲斗的重心升高，将动臂下降过程中所回收储存的弹性势能转化为动臂与斗杆、铲斗的重力势能，实现了其重力势能再生，从而减少了发动机对挖掘机举升过程中的动力输入，降低了发动机的燃油消耗。本发明与现有技术相比，其优点是:
本发明的压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置的蓄能部件采用了多个压簧，直接将动臂的重力势能转化为压簧的弹性势能，结构简单、能量转化率高、动态响应快、重量轻、成本低。
图1是本发明实施例一压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置结构示意图。图2是本发明实施例一压簧蓄能油缸的轴向剖面结构示意图。图3是本发明实施例二压簧蓄能油缸的轴向剖面结构示意图。图4是本发明实施例二图3中沿1-1线的径向剖面结构示意图。图中:1.挖 掘机回旋平台2.动臂3.压簧蓄能油缸31.缸筒吊耳32.缸筒32a.第一凸台32b.第一圆环端面33.第一套筒33a.第一外侧底面33b.第一内侧底面33c.第一弹簧定位槽34.压簧35.活塞杆35a.第二凸台35b.第二圆环端面35c.油道35d.第一油口 35e.第二油口 36.第二套筒36a.第二外侧底面36b.第二内侧底面36c.第二弹簧定位槽37.活塞杆吊耳
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细描述。如图1所示，本发明实施例一的压簧式挖掘机动臂重力势能再生装置，它包括:挖掘机回旋平台1、动臂2，其特征还包括压簧蓄能油缸3。其中，所述压簧蓄能油缸3的缸筒吊耳31与挖掘机回旋平台I铰接，所述压簧蓄能油缸3的活塞杆吊耳23与动臂2中部铰接。如图2所示，本发明实施例一的压簧蓄能油缸3的轴向剖面结构示意图，所述压簧蓄能油缸3的缸筒32的中部位置沿外周向设有第一凸台32a，所述活塞杆35在靠近活塞杆吊耳37的端部位置沿外周向设有第二凸台35a ;在第一凸台32a远离缸筒吊耳31的第一圆环端面32b固定连接有第一套筒33，第一套筒33的第一外侧底面33a与第一圆环端面32b接触，第一套筒33的第一内侧底面33b设有第一弹簧定位槽33c，第一弹簧定位槽33c与压簧34的一端接触，压簧34的另一端与第二套筒36的第二内侧底面36b上的第二弹簧定位槽36c接触，第二套筒36的第二外侧底面36a与第二凸台35a远离活塞杆吊耳37的第二圆环端面35b接触,第二套筒36与第二凸台35a固定连接。
所述活塞杆35设有油道35c、第一油口 35d、第二油口 35e，第一油口 35d和第二油口 35e通过油道35c连通,第一油口 35d位于有杆腔一侧且靠近活塞的活塞杆35的一端，第二油口 35e位于靠近活塞杆吊耳37的活塞杆35的一端。在动臂I下降和举升过程中，缸筒32的有杆腔的液压油通过活塞杆35的第一油口 35d、油道35c、第二油口 35e与外部控制油路连通，缸筒32的无杆腔的液压油通过相应的油口与外部控制油路连通。所述压簧34的最大压缩量大于动臂2从最高位置下降到最低位置时活塞杆35压缩量的10% 20%。
本发明实施例一的压簧蓄能油缸3中所述的压簧34，其采用两个不同外径的压簧34，两个不同外径压簧34的纵向轴线与活塞杆35、缸筒32的纵向轴线在同一直线上。如图3所示，本发明实施例二的压簧蓄能油缸3的轴向剖面结构示意图，图4是图3中沿1-1线的径向剖面结构示意图。本发明实施例二的压簧34采用十二个相同外径的压簧34，十二个相同外径压簧34的纵向轴线以活塞杆35和缸筒32的纵向轴线平行且对称分布，压簧蓄能油缸3的其它结构特征与本发明实施例一的结构特征相同。压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置工作原理:挖掘机进行挖掘作业，需要操纵动臂2不断地进行下降和举升。在动臂2下降过程中，动臂2连同斗杆、铲斗的重心降低，在动臂2连同斗杆、铲斗的重力作用下，铰接在动臂2上的活塞杆吊耳37推动活塞杆35向缸筒32内压缩，经第二凸台35a推动第二套筒36、第二套筒36的第二内侧底面36b、第二弹簧定位槽36c，将压簧34的一端压缩，由于压簧34的另一端抵压在第一套筒33的第一内侧底面33b的第一弹簧定位槽33c上，而第一套筒33固定在第一套筒33的第一凸台32a上固定不动，使压簧34被压缩，将动臂2连同斗杆、铲斗的重力势能直接转换为压簧34的弹性势能储存起来。在动臂2举升过程中，压簧34的伸张弹力经第二套筒36的第二内侧底面36b、第二弹簧定位槽36c、第二套筒36、第二凸台35a，推动活塞杆35向缸筒32外伸长，活塞杆吊耳37推动动臂2连同斗杆、铲斗一起举升，使动臂2连同斗杆、铲斗的重心升高，将动臂2下降过程中所回收存储的弹性势能转化为动臂2与斗杆、铲斗的重力势能，实现了其重力势能再生，从而减少了发动机对挖掘机举升过程中的动力输入，降低了发动机的燃油消耗。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
权利要求
1.一种压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置，它包括:挖掘机回旋平台(I)、动臂(2)，其特征在于:它还包括压簧蓄能油缸(3)； 所述压簧蓄能油缸(3)的缸筒吊耳(31)与挖掘机回旋平台(I)铰接，所述压簧蓄能油缸(3)的活塞杆吊耳(23)与动臂(2)中部铰接； 所述压簧蓄能油缸(3)的缸筒(32)的中部位置沿外周向设有第一凸台(32a)，所述活塞杆(35)在靠近活塞杆吊耳(37)的端部位置沿外周向设有第二凸台(35a);在第一凸台(32a)远离缸筒吊耳(31)的第一圆环端面(32b)固定连接有第一套筒(33)，第一套筒(33)的第一外侧底面(33a)与第一圆环端面(32b)接触，第一套筒(33)的第一内侧底面(33b)设有第一弹簧定位槽(33c)，第一弹簧定位槽(33c)与压簧(34)的一端接触，压簧(34)的另一端与第二套筒(36)的第二内侧底面(36b)上的第二弹簧定位槽(36c)接触，第二套筒(36)的第二外侧底面(36a)与第二凸台(35a)远离活塞杆吊耳(37)的第二圆环端面(35b)接触，第二套筒(36)与第二凸台(35a)固定连接； 所述活塞杆(35) 设有油道(35c)、第一油口(35d)、第二油口(35e)，第一油口(35d)和第二油口(35e)通过油道(35c)连通,第一油口(35d)位于有杆腔一侧且靠近活塞的活塞杆(35)的一端,第二油口(35e)位于靠近活塞杆吊耳(37)的活塞杆(35)的一端。
2.如权利要求1的压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置，其特征在于:所述压簧(34)为多个不同外径的压簧(34)，多个不同外径压簧(34)的纵向轴线与活塞杆(35)、缸筒(32)的纵向轴线在同一直线上。
3.如权利要求1的压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置，其特征在于:所述压簧(34)为多个相同外径的压簧(34)，多个相同外径压簧(34)的纵向轴线以活塞杆(35)和缸筒(32)的纵向轴线平行且对称分布。
4.如权利要求1压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置，其特征在于:所述压簧(34)的最大压缩量大于动臂(2)从最高位置下降到最低位置时活塞杆(35)的压缩量。
全文摘要
本发明公开了一种压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置，旨在提供一种能量转化率高、能量密度大、重量轻、结构简单的压簧式挖掘机动臂重力势能回收再生装置。它包括挖掘机回旋平台、动臂、压簧蓄能油缸，其中压簧蓄能油缸包括缸筒、活塞杆、第一凸台、第一套筒、第二凸台、第二套筒、多个压簧。本发明可实现挖掘机挖掘作业时，在动臂下降过程中，对动臂的重力势能进行回收，转化为压簧蓄能油缸的弹性势能，在动臂举升过程中，将压簧蓄能油缸储存的弹性势能，转化为动臂的重力势能，从而实现挖掘机动臂重力势能回收再生，达到节能减排的目的。
文档编号E02F3/43GK103215979SQ201310164800
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者曲金玉, 王儒, 魏伟, 李训明 申请人:山东理工大学