一种适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能系统的制作方法

本发明涉及一种农业机械的液压储能系统，具体来说是一种适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能系统。

背景技术

丘陵山区面积约占我国国土面积的1/3以上，这些年已经有越来越多针对丘陵山区的农业整机装备被开发并投入市场。丘陵山区地型的主要特点是地面起伏大、不规则、坡陡弯多，这使得针对常规道路设计的整机装备在丘陵山区出现了水土不服的现象。连续的起伏路况对悬架是一个巨大考验，同时也伴随着巨大的能量损失。如何将液压储能与农业机械的液压被动悬架结合起来，实现良好的储能与释能的功能，成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能系统，可以将因路面起伏而造成的能量损失收集起来并同时供给其他工作部件，节能环保，实现了能量的回收再利用。

本发明采取以下技术方案：

一种适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能系统，包括供给整机发电机的发电机能量回收系统、供给工作部件的工作部件能量回收系统；发电机能量回收系统包括自带复位弹簧的两个并列的悬架液压缸，悬架液压缸无杆腔出油口并联有第一单向阀21和第一过滤器20，所述第一单向阀21在悬架液压缸上升的过程中由于无杆腔具有一定的真空度而被油液顶开，实现从油箱11中吸油，第一单向阀21在液压缸下降的过程中封闭，使液压油流经第一过滤器20，第一过滤器20的出油口并联有第一安全阀19和第一带弹簧单向阀18，所述第一带弹簧的单向阀18在液压缸下降过程中被克服弹簧力打开，其在液压缸上升吸油时完全关闭；第一带弹簧的单向阀18的出油口并联有第二两位两通比例换向阀15、第一、第二两位两通电磁换向阀16、17，第二两位两通电磁换向阀17出油口连接第一小蓄能器6，当第二两位两通电磁换向阀17处于左位时，第一小蓄能器6存储或者释放能量，第一小蓄能器6与第二两位两通电磁换向阀17之间安装有第一压力检测装置5，用于实时监控第一小蓄能器6的内部压力，第一两位两通电磁换向阀16出油口连接第一大蓄能器8，第一大蓄能器8与第一两位两通电磁换向阀16之间安装有第二压力检测装置7，用于实时监控第一大蓄能器8的内部压力；第二两位两通比例换向15出油口连接有定压比例减压阀14，用于确保其出油口压力恒定，所述的定压比例减压阀14出油口连接齿轮马达12，所述的齿轮马达12用于驱动发电机13；动力源a10连接有用于控制动力源a是否工作的第一两位两通比例换向阀9，第二两位两通比例换向阀15用于控制第一大、小蓄能器6、8是否工作，并具有调节系统流量的作用；工作部件能量回收系统的动力来源是第一悬架液压缸1和第二悬架液压缸2，,第一、第二悬架液压缸自带复位弹簧，有杆腔一侧上部安装整机车架，无杆腔出油口并联有第二单向阀22和第二过滤器23，第二单向阀22在液压缸上升的过程中由于液压缸无杆腔具有一定的真空度而被油液顶开，实现从油箱11中吸油，在液压缸下降的过程中封闭，使液压油流经第二过滤器23，第二过滤器23的出油口并联有第二安全阀24和第二带弹簧的单向阀25，第二安全阀24用于设定系统安全压力，当系统超压时打开卸荷，第二带弹簧的单向阀25在液压缸下降过程中被克服弹簧力打开，其在液压缸上升吸油时完全关闭，第二带弹簧的单向阀18的出油口并联有第三、第四两位两通电磁换向阀26、31、三位三通比例换向阀34和三位四通比例换向阀40，所述第三两位两通电磁换向阀26出油口连接第二小蓄能器28，第二小蓄能器28与第三两位两通电磁换向阀26之间安装有第三压力检测装置27，用于实时监控第二小蓄能器28内部压力，所述第四两位两通电磁换向阀31出油口连接第二大蓄能器29，第二大蓄能器29与两位第四两通电磁换向阀31之间安装有第四压力检测装置30，用于实时监控第二大蓄能器29的内部压力；动力源b33连接有用于控制油路通断的第三两位两通比例换向阀32；所述柱塞马达35为双向变量马达，其可以带动旋转负载36运转；所述的双向液压缸38可以推动其两侧的第一、第二水平移动负载37、39做直线运动。

其中，三位三通比例换向阀34有三个作用：1)控制大小蓄能器是否向柱塞马达供能；2)控制流量继而改变柱塞马达速度；3)换向以改变柱塞马达的转向。三位四通比例换向阀40有三个作用：1)控制大小蓄能器是否向双向液压缸供能；2)控制流量继而改变双向液压缸速度；3)换向以改变双向液压缸的移动方向。

一种适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能系统的工作方法，当第二两位两通比例换向阀15处于下位时，第一小、大蓄能器6、8向外供能，当第二两位两通比例换向阀15处于上位时，第一小、大蓄能器6、8向外供能停止向外供能；当第一小蓄能器6和第一大蓄能器8均无能量储备时，则使用动力源a10。

进一步的，三位三通比例换向阀34处于上位时，柱塞马达35正转，三位三通比例换向阀34处于中位时，柱塞马达35不工作，三位三通比例换向阀34处于下位时，柱塞马达35反转；三位四通比例换向阀40处于上位时，双向液压缸38向右运动，三位四通比例换向阀40处于中位时，双向液压缸38停止运动，三位四通比例换向阀40处于下位时，双向液压缸38向左运动；当第二小蓄能器28和第二大蓄能器29均无能量储备时，则使用动力源b33。

进一步的，储能过程：初始状态蓄能器均无能量储备，当路面不平对悬架产生激励时，第二、三两位两通电磁液压阀17、26开启，同时，第二、两位两通比例换向阀15、三位三通比例换向阀34、三位四通比例换向阀40关闭，此时，第一、二小蓄能器6、28储存能量，当压力检测装置检测到第一、二小蓄能器6、28储存满时，第二、三两位两通电磁换向阀17、26关闭，第一、四两位两通电磁换向阀16、31开启，开启，此时，第一、二大蓄能器8、29储存能量，当压力检测装置检测到第一、二大蓄能器8、29储存满时，第一、四两位两通电磁换向阀16、31关闭，停止储能；放能状态时，蓄能器中有能量储备，当执行元件需要工作，第二、三两位两通电磁换向阀17、26开启，同时，第二两位两通比例换向阀15、三位三通比例换向阀34、三位四通比例换向阀40开启，此时第一、二小蓄能器6、28释放能量，当第二、三压力检测装置5、27检测到到达蓄能器最低储存压力时，第二、三两位两通电磁换向阀17、26关闭，第一、四两位两通电磁换向阀16、31开启，同时，第二两位两通比例换向阀15、三位三通比例换向阀34、三位四通比例换向阀40根据执行元件工作与否开启，此时第一、二大蓄能器8、29释放能量，当第二、四压力检测装置7、30检测到到达蓄能器最低储存压力时，第一、四两位两通电磁换向阀16、31关闭，第一、三两位两通比例换向阀9、32开启，此时，外部动力源驱动工作部件工作。

本发明的有益效果在于：

1)系统可以将因路面激励而引起的液压悬架的压缩能量收集起来并用于其他工作部件的供能，节能环保，实现了能量的回收利用。

2)系统具有广泛的适用性，既可以对整机发电机供能，也可以驱动旋转型负载和水平移动型负载。同时，可以实现对执行元件速度和方向的调节。

3)系统可靠性强，在实现能量回收的同时设置了外部动力源，可以在蓄能器能量不足时实现供能，不影响工作元件的正常使用。

4)系统安全性高，设置了蓄能器压力检测装置，在蓄能器无法继续储存能量使，会自动关闭相应的液压阀，防止能量过充。

5)对发电机的供能回路设置有定压减压阀，可以实现输出压力恒定，因发动机负载可以认为是恒定的，减小了系统波动。

6)针对适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能和释能进行了全面的设计考虑，适应性强，可靠性高。

附图说明

图1是本发明适用于丘陵山区的液压被动悬架的储能系统原理图。

图2是能量存储过程的控制图。

图3是能量释放过程的控制图。

图中，1第一悬架液压缸，2第二悬架液压缸，3第三悬架液压缸，4.第四悬架液压缸，572730第一、二、三、四压力检测装置，628第一、二小蓄能器，829第一、二大蓄能器，91532第一、二、三两位两通比例换向阀，10动力源a，11油箱，12齿轮马达，13发电机，14定压比例减压阀，16172631第一、二、三、四两位两通电磁换向阀，1825第一、二带弹簧的单向阀，1924第一、二安全阀，2023第一、二过滤器，2122第一、二单向阀，33动力源b，34三位三通比例换向阀，35柱塞马达，36旋转负载，3739第一、二水平移动负载，38双作用液压缸，40三位四通比例换向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

图1是液压系统的原理图，参见图1，整机发电机的能量回收系统的动力来源是悬架液压缸3和悬架液压缸4，由于路面激励而引起的压缩，悬架液压缸3和4自带刚度的较大复位弹簧，有杆腔一侧上部连接整机车架，液压缸的无杆腔出油口并联有单向阀21和过滤器20，单向阀在液压缸上升的过程中打开，实现从油箱中吸油，在液压缸下降的过程中封闭，使液压油流经过滤器20，所述的过滤器20为精滤，用于确保回路中的比例元器件不因油液污染而导致使用寿命下降甚至损坏，过滤器20的出油口并联有安全阀19和带弹簧的单向阀18，所述的安全阀19用于设定系统安全压力，当系统超压时打开卸荷，所述的带弹簧的单向阀18在液压缸下降过程中被克服弹簧力打开，其在液压缸上升吸油时完全关闭，具有较好的密封性能，带弹簧的单向阀18的出油口并联有两位两通比例换向阀15和两位两通电磁换向阀16、17，所述的两位两通电磁换向阀17出油口小蓄能器6，当两位两通电磁换向阀17处于左位时，小蓄能器6存储或者释放能量，当两位两通电磁换向阀17处于右位时，小蓄能器6不进行能量交换，小蓄能器6与两位两通电磁换向阀17之间安装有压力检测装置5，用于实时监控小蓄能器6的内部压力，所述的两位两通电磁换向阀16出油口连接大蓄能器8，当两位两通电磁换向阀16处于左位时，大蓄能器8存储或者释放能量，当两位两通电磁换向阀16处于右位时，大蓄能器8不进行能量交换，大蓄能器8与两位两通电磁换向阀16之间安装有压力检测装置7，用于实时监控大蓄能器8的内部压力。当小蓄能器6和大蓄能器8均无能量储备时，则需要使用动力源a，动力源a连接有两位两通比例换向阀9，所述的两位两通比例换向阀9有两个作用：1)控制动力源a是否工作；2)控制流量继而改变执行元件速度。当两位两通比例换向阀9处于下位时，动力源a工作，当两位两通比例换向阀9处于上位时，动力源a停止工作。所述的两位两通比例换向阀15有两个作用：1)控制大小蓄能器是否向外供能；2)控制流量继而改变执行元件速度。当两位两通比例换向阀15处于下位时，小或大蓄能器6、8向外供能，当两位两通比例换向阀15处于上位时，小或大蓄能器6、8向外供能停止向外供能。当齿轮马达12需要工作时，两位两通比例换向阀9和15采用互锁机制，即当两位两通比例换向阀9处于上位时，两位两通比例换向阀15处于下位，当两位两通比例换向阀15处于上位时，两位两通比例换向阀9处于下位。所述的当两位两通比例换向15出油口连接有定压比例减压阀14，用于确保其出油口压力恒定，所述的定压比例减压阀14出油口连接齿轮马达12，所述的齿轮马达12用于驱动发电机13。

所述的其他工作部件的能量回收系统的动力来源是悬架液压缸1和悬架液压缸2由于路面激励而引起的压缩，所述的悬架液压缸a、b自带刚度的较大复位弹簧，有杆腔一侧上部连接整机车架，液压缸的无杆腔出油口并联有单向阀22和过滤器23，所述的单向阀在液压缸上升的过程中打开，实现从油箱中吸油，在液压缸下降的过程中封闭，使液压油流经过滤器23，所述的过滤器20为精滤，用于确保回路中的比例元器件不因油液污染而导致使用寿命下降甚至损坏，过滤器23的出油口并联有安全阀24和带弹簧的单向阀25，所述的安全阀24用于设定系统安全压力，当系统超压时打开卸荷，所述的带弹簧的单向阀25在液压缸下降过程中被克服弹簧力打开，其在液压缸上升吸油时完全关闭，具有较好的密封性能，带弹簧的单向阀18的出油口并联有两位两通电磁换向阀25、31、三位三通比例换向阀34和三位四通比例换向阀40，所述的两位两通电磁换向阀26出油口小蓄能器28，当两位两通电磁换向阀26处于左位时，小蓄能器28存储或者释放能量，当两位两通电磁换向阀26处于右位时，小蓄能器28不进行能量交换，小蓄能器28与两位两通电磁换向阀26之间安装有压力检测装置27，用于实时监控小蓄能器28内部压力，所述的两位两通电磁换向阀31出油口连接大蓄能器29，当两位两通电磁换向阀31处于左位时，大蓄能器29存储或者释放能量，当两位两通电磁换向阀31处于右位时，大蓄能器29不进行能量交换，大蓄能器29与两位两通电磁换向阀31之间安装有压力检测装置30，用于实时监控大蓄能器29的内部压力。当小蓄能器28和大蓄能器29均无能量储备时，则需要使用33动力源b，动力源b连接有两位两通比例换向阀32，所述的两位两通比例换向阀32有两个作用：1)控制动力源b是否工作；2)控制流量继而改变执行元件速度。当两位两通比例换向阀32处于下位时，动力源b工作，当两位两通比例换向阀32处于上位时，动力源b停止工作。所述的三位三通比例换向阀34有三个作用：1)控制大小蓄能器是否向柱塞马达35供能；2)控制流量继而改变柱塞马达35速度；3)换向以改变柱塞马达35的转向。当三位三通比例换向阀34处于上位时，柱塞马达35正转，当三位三通比例换向阀34处于中位时，柱塞马达35不工作，当三位三通比例换向阀34处于下位时，柱塞马达35反转。所述的柱塞马达35为双向变量马达，其可以带动旋转负载36运转。所述的三位四通比例换向阀40有三个作用：1)控制大小蓄能器是否向双向液压缸38供能；2)控制流量继而改变双向液压缸38速度；3)换向以改变双向液压缸38的移动方向。当三位四通比例换向阀40处于上位时，双向液压缸38向右运动，当三位四通比例换向阀40处于中位时，双向液压缸38停止运动，当三位四通比例换向阀40处于下位时，双向液压缸38向左运动。所述的双向液压缸38可以推动水平移动负载37和39做直线运动。

图2为能量储存过程控制图。参见图2，

储能过程初始状态蓄能器均无能量储备，当路面不平对悬架产生激励时，液压阀17、26根据需求开启，同时，液压阀15、34、40根据需求关闭，此时，蓄能器6、蓄能器28储存能量，当压力检测装置检测到蓄能器6、蓄能器28储存满时，液压阀17或26根据需求关闭，液压阀16或31根据需求开启，此时，蓄能器8、蓄能器29储存能量，当压力检测装置检测到蓄能器8、蓄能器29储存满时，液压阀16、31根据需求关闭，停止储能。

放能状态时，蓄能器中有能量储备，当执行元件需要工作，液压阀17、26根据需求开启，同时，液压阀15、34、40根据需求开启，此时蓄能器6、28释放能量，当压力检测装置5、27检测到到达蓄能器最低储存压力时，液压阀17、26根据检测结果关闭，液压阀16、31根据需求开启，同时，液压阀15、34、40根据执行元件工作与否开启，此时蓄能器8、29释放能量，当压力检测装置7、30检测到到达蓄能器最低储存压力时，液压阀16、31根据需求关闭，液压阀9、32根据需求开启，此时，外部动力源驱动工作部件工作。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。