液压式动臂的控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种液压式动臂的控制系统，其包括有一发动机、至少一液压泵、一油箱、一换向阀和一用于驱动一动臂的活塞式油缸，发动机通过一驱动轴驱动液压泵，换向阀分别与液压泵、油箱、活塞式油缸的有杆腔和无杆腔连通，换向阀用于在动臂下降时连通液压泵与有杆腔，在动臂上升时将无杆腔与液压泵以及油箱与有杆腔，液压式动臂的控制系统还包括有一蓄能器和一液压马达；蓄能器与无杆腔在无杆腔到蓄能器的方向上单向连通；液压马达与蓄能器连通，液压马达通过一传动件驱动液压泵。通过设置蓄能器储藏动臂下降时推力对液压油做功产生的能量，并在动臂上升时释放该能量，显著的提高了液压式动臂的控制系统的能效比。
【专利说明】液压式动臂的控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工程机械控制系统，特别涉及一种液压式动臂的控制系统。【背景技术】
[0002]目前，挖掘机等带有液压式动臂的机械的能量利用率一般仅达到30%?40%，巨大的能量损失使现有的这类机械的能效比很差。
[0003]液压式动臂在回缩时，处于液压油缸的无杆腔中的液压油往往是因为重力等外力推送排出(例如挖掘机，其铲斗连接动臂，在回缩时往往伴随有重力和液压压力等推送力的多重做功)，然后经管路输送至油箱内，使得推送力做的功被白白浪费。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术液压式动臂能量利用率低下的缺陷，提供一种能效比更高的液压式动臂的控制系统。
[0005]本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
[0006]一种液压式动臂的控制系统，其包括有一发动机、至少一液压泵、一油箱、一换向阀和一用于驱动一动臂的活塞式油缸，所述发动机通过一驱动轴驱动所述液压泵，所述换向阀分别与所述液压泵、所述油箱、所述活塞式油缸的有杆腔和无杆腔连通，所述换向阀用于在所述动臂下降时连通所述液压泵与所述有杆腔，在所述动臂上升时将所述无杆腔与所述液压泵以及所述油箱与所述有杆腔，其特征在于，所述液压式动臂的控制系统还包括有一蓄能器和一液压马达；
[0007]所述蓄能器与所述无杆腔在所述无杆腔到所述蓄能器的方向上单向连通；
[0008]所述液压马达与所述蓄能器连通，所述液压马达通过一传动件驱动所述液压泵。
[0009]也就是说，动臂下降时，由于液压泵与有杆腔是连通的，液压泵输送液压油至有杆腔，压迫活塞式油缸中的活塞下降，带动动臂下降。与此同时，由于无杆腔与蓄能器是单向连通的，无杆腔内的液压油会进入蓄能器(由于液压马达在此时处于关闭状态，液压油不会进入液压马达)。蓄能器可以是通过弹性形变等各种方式将液压油以蓄能的形态存储，液压油在动臂下降(即活塞下降)的压力下进入蓄能器可以视为压力做功转换为其他的能量形态(如弹性势能等)被蓄能器存储。
[0010]当动臂上升时，无杆腔与液压泵以及油箱与有杆腔连通(通过换向阀)，液压泵驱动液压油注入无杆腔中，进而推动动臂(即活塞)上升，而有杆腔由于与油箱连通，有杆腔中的液压油被挤入油箱中。与此同时，液压马达打开，蓄能器中的液压油在蓄能器所储存的能量的驱动下进入并驱动液压马达转动，液压马达由于通过传动件驱动液压泵，使得蓄能器所储存的能量先转换为液压马达的动能再被传递至液压泵，为液压泵的动力提供辅助性的能量。这样一来，动臂下降时产生的能量就没有被浪费。
[0011 ] 较佳的，所述蓄能器与所述无杆腔之间设置有一比例阀。
[0012]此处，比例阀可以控制无杆腔中的液压油流动至蓄能器的流速，防止因为瞬间产生的压力造成对硬件的破坏。
[0013]较佳的，所述蓄能器与所述液压马达之间设置有一开关阀。
[0014]此处，开关阀可以在蓄能器在出油的时候打开，这样就不需要对液压马达的开、闭进行调整，使控制更为方便。
[0015]较佳的，所述传动件包括有一离合器，所述离合器用于在所述液压马达的转速低于所述发动机的转速时将所述液压马达与所述液压泵的传动关系解除并在所述液压马达的转速高于所述发动机的转速时建立所述液压马达与所述液压泵的传动关系。
[0016]较佳的，所述蓄能器与所述无杆腔之间设置有一在所述无杆腔到所述蓄能器的方向连通的单向阀。
[0017]较佳的，所述液压马达通过所述离合器来驱动所述驱动轴。
[0018]也就是说，离合器分别与液压马达和驱动轴连接，当液压马达的转速低于驱动轴转速(即发动机转速)时，离合器自动分离，使得液压泵的动力来源仅为发动机。而液压马达的转速高于驱动轴转速时，离合器自动的连接，液压马达的转动得以传递至驱动轴，使得液压泵的动力来源为液压马达的转动和发动机的转动。在发动机转速高于液压马达转速时，若离合器连接，则液压马达的转动反而成为发动机转动的阻碍，因此在这种情况下应该分离。由于离合器为现有技术中常用的传动机构，此处不再作赘述。
[0019]本实用新型的积极进步效果在于:通过设置蓄能器储藏动臂下降时推力对液压油做功产生的能量，并在动臂上升时释放该能量，显著的提高了液压式动臂的控制系统的能效比。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型较佳实施例的动臂下降阶段的液压式动臂的控制系统的示意图。
[0021]图2为本实用新型较佳实施例的动臂上升阶段的液压式动臂的控制系统的示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0023]图1为本实施例的动臂下降阶段的液压式动臂的控制系统的示意图，图2为本实施例的动臂上升阶段的液压式动臂的控制系统的示意图，如图1?2所示，本实施例涉及的液压式动臂的控制系统包括有:
[0024]发动机1、液压泵21、液压泵22、油箱3、换向阀4、用于驱动一动臂的活塞式油缸5、蓄能器6和液压马达7。其中，活塞式油缸5包括有有杆腔51和无杆腔52。发动机I通过驱动轴11驱动液压泵21、液压泵22，换向阀4分别与液压泵21、液压泵22、油箱3、活塞式油缸5的有杆腔51和无杆腔52连通，换向阀4用于在动臂下降时连通液压泵21、液压泵22与有杆腔51，在动臂上升时将无杆腔52与液压泵21、液压泵22以及油箱3与有杆腔51。
[0025]蓄能器6与无杆腔52在无杆腔52到蓄能器6的方向上通过设置单向阀63单向连通，使得液压油只有可能从无杆腔52流动到蓄能器6内，而不可能从蓄能器6流动至无杆腔52。
[0026]液压马达7与蓄能器6连通，液压马达7通过一传动件驱动液压泵21、液压泵22。
[0027]也就是说，动臂下降时，由于液压泵21、液压泵22与有杆腔51是连通的，液压泵21、液压泵22输送液压油至有杆腔51，压迫活塞式油缸5中的活塞下降，带动动臂下降。与此同时，由于无杆腔52与蓄能器6是单向连通的，无杆腔52内的液压油会进入蓄能器6(由于液压马达7在此时处于关闭状态，液压油不会进入液压马达7)。蓄能器6可以是通过弹性形变等各种方式将液压油以蓄能的形态存储，液压油在动臂下降(即活塞下降)的压力下进入蓄能器6可以视为压力做功转换为其他的能量形态(如弹性势能等)被蓄能器6存储。
[0028]当动臂上升时，无杆腔52与液压泵21、液压泵22以及油箱3与有杆腔51连通(通过换向阀4)，液压泵21、液压泵22驱动液压油注入无杆腔52中，进而推动动臂(即活塞)上升，而有杆腔51由于与油箱3连通，有杆腔51中的液压油被挤入油箱3中。与此同时，液压马达7打开，蓄能器6中的液压油在蓄能器6所储存的能量的驱动下进入并驱动液压马达7转动，液压马达7由于通过传动件驱动液压泵21、液压泵22，使得蓄能器6所储存的能量先转换为液压马达7的动能再被传递至液压泵21、液压泵22，为液压泵21、液压泵22的动力提供辅助性的能量。这样一来，动臂下降时产生的能量就没有被浪费。
[0029]蓄能器6与无杆腔52之间设置有比例阀61，以控制无杆腔52中的液压油流动至蓄能器6的流速，防止因为瞬间产生的压力造成对硬件的破坏。
[0030]进一步，蓄能器6与液压马达7之间设置有开关阀62。
[0031]此处，开关阀62可以在蓄能器6在出油的时候打开，这样就不需要对液压马达7的开、闭进行调整，使控制更为方便。
[0032]液压马达7通过离合器8来驱动驱动轴11。离合器8用于在液压马达7的转速低于发动机I的转速时将液压马达7与液压泵21、液压泵22的传动关系解除并在液压马达7的转速高于发动机I的转速时建立液压马达7与液压泵21、液压泵22的传动关系。
[0033]也就是说，离合器8分别与液压马达7和驱动轴11连接，当液压马达7的转速低于驱动轴11转速(即发动机I的转速)时，离合器8自动分离，使得液压泵21、液压泵22的动力来源仅为发动机I。而液压马达7的转速高于驱动轴11转速时，离合器8自动的连接，液压马达7的转动得以传递至驱动轴11，使得液压泵21、液压泵22的动力来源为液压马达7的转动和发动机I的转动。因此，动臂下降时液压油内的能量没有被浪费。
[0034]在发动机I转速高于液压马达7转速时，若离合器8连接，则液压马达7的转动反而成为发动机I转动的阻碍，因此在这种情况下应该分离。由于离合器为现有技术中常用的传动机构，而在转速存在差别时自动分离的离合器也是市售可得，此处不再作赘述。
[0035]虽然以上描述了本实用新型的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种液压式动臂的控制系统，其包括有一发动机、至少一液压泵、一油箱、一换向阀和一用于驱动一动臂的活塞式油缸，所述发动机通过一驱动轴驱动所述液压泵，所述换向阀分别与所述液压泵、所述油箱、所述活塞式油缸的有杆腔和无杆腔连通，所述换向阀用于在所述动臂下降时连通所述液压泵与所述有杆腔，在所述动臂上升时将所述无杆腔与所述液压泵以及所述油箱与所述有杆腔，其特征在于，所述液压式动臂的控制系统还包括有一蓄能器和一液压马达； 所述蓄能器与所述无杆腔在所述无杆腔到所述蓄能器的方向上单向连通； 所述液压马达与所述蓄能器连通，所述液压马达通过一传动件驱动所述液压泵。
2.如权利要求1所述的液压式动臂的控制系统，其特征在于，所述蓄能器与所述无杆腔之间设置有一比例阀。
3.如权利要求1所述的液压式动臂的控制系统，其特征在于，所述蓄能器与所述液压马达之间设置有一开关阀。
4.如权利要求1所述的液压式动臂的控制系统，其特征在于，所述传动件包括有一离合器，所述离合器用于在所述液压马达的转速低于所述发动机的转速时将所述液压马达与所述液压泵的传动关系解除并在所述液压马达的转速高于所述发动机的转速时建立所述液压马达与所述液压泵的传动关系。
5.如权利要求1所述的液压式动臂的控制系统，其特征在于，所述蓄能器与所述无杆腔之间设置有一在所述无杆腔到所述蓄能器的方向连通的单向阀。
6.如权利要求4所述的液压式动臂的控制系统，其特征在于，所述液压马达通过所述离合器来驱动所述驱动轴。
【文档编号】E02F3/43GK203821467SQ201420176183
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】傅鹏飞 申请人:上海派司尼科技发展有限公司