一种节能液压系统及使用该液压系统的行车的制作方法

1.本实用新型涉及液压行车系统领域，特别涉及一种节能液压系统及使用该液压系统的行车。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，满足船舶大型化发展的要求，集装箱的吞吐量不断增大，码头公司不断提高集装箱的装卸效率，对新型集装箱起吊设备的需求日益提高；在集装箱货架堆存系统中，沿岸线方向架设几百米长的低架桥，由多根立柱支撑，低架桥下有多个出入口。
3.以往港口堆场通常采用场桥或轮胎吊进行堆场作业，常规的场桥自重较大，成本较高，定位精度不高：轮胎吊移动灵活，由于含电池或发动机，故成本较高，不易于维护；因此，若采用常规吊机作业，成本较高，装卸效率低，且由于集装箱自身重量较大，造成起吊装置耗能过大，因此不易于节能环保。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种节能液压系统及使用该液压系统的行车，其中，节能液压系统能够节省能量消耗，起到节能环保的作用。
5.为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种节能液压系统，包括：
6.第一油路和第二油路；
7.动力站，与第一油路和第二油路相连；
8.第一执行模块，用于完成液压能与动能之间的转换，第一执行模块上设置有a口和b口；
9.第一蓄能模块，用于为第一执行模块储备能量；
10.第一蓄能模块包括蓄能装置a和蓄能装置b，蓄能装置a与a口并联连接于第一油路中，蓄能装置b与b口并联连接于第二油路中，当a口进油，b口出油，且a口与b口的压力差大于第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置a释放能量，蓄能装置b储存能量；当a口出油，b口进油，且a口与b口的压力差小于第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置a储存能量，蓄能装置b释放能量。
11.采用上述技术方案，可以使第一执行模块在液压油从a口流入，从b口流出,且a口与b口的压力差大于第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置b对能量进行储存，蓄能装置a对能量进行释放，当第一执行模块在液压油从b口流入，从a口流出,且a口与b口的压力差小于第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置a储存能量，蓄能装置b释放能量，从而实现节省能量消耗的技术效果。
12.可选地，本实用新型所述的液压系统还包括：
13.第二执行模块，用于完成液压能与动能之间的转换，第二执行模块上设置有c口、p口、t口；
14.第二蓄能模块，用于为第二执行模块储备能量；
15.第三油路，与动力站相连；
16.第四油路，与动力站相连；
17.第二蓄能模块包括蓄能装置c和蓄能装置d，蓄能装置c与p口并联连接于第三油路中，t口与第四油路相连接，c口与蓄能装置d相连接。
18.采用上述技术方案，可以使第二执行模块在将动能转换为液压能时，第二蓄能模块对能量进行储存，当第二执行模块在将液压能转换为动能时，第二蓄能模块将储存的能量进行释放，从而实现节省能量消耗的技术效果。
19.可选地，第一执行模块包括：
20.变量马达，用于实现液压能与动能之间的转换，其上设有a口和b口；
21.插装阀，与变量马达相连，用于控制流入变量马达入口的油液通断；
22.电磁阀b，与插装阀相连，用于控制插装阀动作；
23.马达斜盘摆角调节油缸，与变量马达相连，用于控制变量马达的转速及旋向；
24.比例阀，与马达斜盘摆角调节油缸相连，用于控制马达斜盘摆角调节油缸动作；
25.位置传感器，设于马达斜盘摆角调节油缸上，用于检测马达斜盘摆角调节油缸的位移；
26.转速编码器，与变量马达相连，用于检测变量马达的转速。
27.采用上述技术方案，可以精确的控制变量马达的正反转及转速，从而实现变量马达的高精度作业。
28.可选地，第二执行模块包括：
29.多个油缸，用于实现液压能与动能之间的转换；
30.多路阀，用于控制多个油缸的伸缩动作；
31.油缸上分别设置有c口、d口、e口，c口与蓄能装置d相连，d口与e口分别于多路阀上对应的油口相连；多路阀上还设有p口和t口，p口与蓄能装置c并联连接于第三油路中，t口与第四油路相连接。
32.采用上述技术方案，通过利用多路阀控制各油缸的伸缩动作，控制系统可比较分析各油缸伸出端所受压力的大小，由动力站及第二蓄能模块提供液压油，控制器控制各油缸的伸出或缩回，从而可保证各油缸的伸出端伸出长度相同。
33.可选地，蓄能装置a、蓄能装置b、蓄能装置c和蓄能装置d均包括蓄能器，蓄能器与第一执行模块或第二执行模块相连，蓄能器内设有内腔和活塞，活塞将蓄能器的内腔分成两部分，其中，与第一执行模块或第二执行模块相连的一侧的内腔中存储液压油，另一侧内腔中充有气体，且充有气体的一侧还连接有储气装置，储气装置连接有气压调节系统，储气装置与气压调节系统相连的管路上设有排气阀。
34.采用上述技术方案，通过活塞对气体不同程度的压缩，可实现各蓄能装置对能量的吸收和释放。
35.可选地，动力站包括：
36.泵a，用于为第一油路提供液压油；
37.泵b，用于为第三油路提供液压油；
38.泵c，用于为第二油路提供液压油；
39.电机a，用于驱动泵a和泵b；
40.电机b，用于驱动泵c。
41.可选地，本实用新型所述的液压系统还包括：制动器油缸，其与第三油路相连，制动器油缸还连接有减压阀，其用于为制动器油缸提供油液压力。
42.可选地，第一油路与第二油路之间连接有单向阀c，其防止液压油从第一油路流向第二油路。
43.采用上述技术方案，可以使第二油路通过单向阀c为第一油路补油。
44.可选地，储气装置包括多个串联的储气瓶，各储气瓶内充有气体。
45.采用上述技术方案，通过将多个储气瓶串联，可为蓄能器提供充足的压力气源,保证蓄能器的初始压力。
46.此外，本实用新型的实施方式还提供了一种行车，其包括如上所述的液压系统。
47.采用上述技术方案，利用液压系统代替电机驱动行车，可实现占用空间小，故障率低，成本低，并且在行车停止工作时，液压系统通过关闭泵可提供辅助的制动力，减少制动过程中制动器的损耗，减少热能的产生。
48.可选地，还包括机架，机架上设有起升卷筒、定滑轮a、油缸，定滑轮b，起升卷筒的输入端与变量马达相连，变量马达用于驱动起升卷筒转动，起升卷筒上缠绕有钢丝绳，机架的下方设置有抓取机构，抓取机构上设有动滑轮，钢丝绳自起升卷筒伸出后先后缠绕于定滑轮a、动滑轮、定滑轮b上，其端部与油缸的伸出端相连，且钢丝绳对油缸的伸出端所施加力与油缸伸出端的伸出方向相反，起升卷筒通过收放钢丝绳带动抓取机构上下移动。
49.采用上述技术方案，可以节省能量消耗。当行车在下放集装箱时，集装箱及抓取机构在重力的作用下，带动钢丝绳伸长，钢丝绳带动起升卷筒旋转，从而带动变量马达转动，此时变量马达a口进油b口出油，下降过程中所产生的部分能量被存储在蓄能装置b中；在起升作业时，蓄能装置b再将能量供给变量马达，变量马达带动起升卷筒提升集装箱，从而实现节省能量消耗的作用。并且，采用上述技术方案，还能使行车还具有辅助防摇功能。钢丝绳的端部与油缸的伸出端连接，各油缸通过多路阀控制，根据每根钢丝绳传递给油缸的压力，控制系统比较分析各油缸伸出端所受的钢丝绳所传递的压力大小，由泵b及蓄能装置c和蓄能装置d提供液压油，控制器控制油缸的伸出或缩回，从而保证了各钢丝绳的受力相同，可实现减少集装箱在升降过程中的摇晃，保证集装箱可以被安全快速的放置在集卡或集装箱转运设备上。此外，抓取机构在升或降的过程中，可能会在外界环境的影响下产生摇动，致使钢丝绳在某一瞬间拉力过大，液压系统所提供的动力不足，此时蓄能装置d可作为辅助能源释放能量，补充动力，从而使系统压力平稳。
50.可选地，油缸、定滑轮a、定滑轮b、动滑轮的数量均为四个，变量马达的数量为两个，且两个变量马达分置于起升卷筒的两侧。
51.可选地，该行车还包括：
52.小车行走机构，安装于机架上；
53.小车轨道，设于小车行走机构下方；
54.小车轨道梁，与小车轨道相连；
55.小车行走电机，与小车行走机构相连，用于驱动小车行走机构沿小车轨道移动，同时带动机架沿小车轨道移动；
56.大车主梁，连接于小车轨道梁下方；
57.大车行走机构，安装于大车主梁上；
58.大车行走电机，与大车行走机构相连，用于驱动大车行走机构沿与小车轨道相垂直的方向移动，同时带动驱动大车主梁、小车轨道梁、机架沿与小车轨道相垂直的方向移动。
59.采用上述技术方案，可以使行车在低架桥上沿与低架桥平行和垂直的两个方向行走，完成集装箱的装运和卸载，并且在装卸过程中可以由多台行车同时工作，增强工作效率。
附图说明
60.图1示出本实用新型实施例中节能液压系统的液压原理图；
61.图2示出图1中a部分的局部放大图；
62.图3示出图1中b部分的局部放大图；
63.图4示出本实用新型实施例中行车的应用场景示意图；
64.图5示出本实用新型实施例中行车的主视图；
65.图6示出本实用新型实施例中行车的俯视图；
66.图7示出图6中c部分的局部放大图；
67.图8示出图7的d向示意图。
具体实施方式
68.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
69.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
70.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
71.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
72.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地
连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
73.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
74.参考图1，为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种节能液压系统，包括：
75.第一油路39和第二油路40；
76.动力站，与第一油路39和第二油路40相连，用于为第一油路39和第二油路40供油，其包括；泵a4、泵c7、电机a3和电机b6，其中泵a4设置于第一油路39上，用于为第一油路39提供液压油；泵c7设置于第二油路40上，用于为第二油路40提供液压油；电机a3与泵a4相连，用于驱动泵a4；电机b6与泵c7相连，用于驱动泵c7。
77.第一执行模块，用于完成液压能与动能之间的转换，第一执行模块上设置有a口和b口；
78.第一蓄能模块，用于为第一执行模块储备能量；
79.第一蓄能模块包括蓄能装置a43和蓄能装置b44，蓄能装置a43与a口并联连接于第一油路39中，蓄能装置b44与b口并联连接于第二油路40中，当a口进油，b口出油，且a口与b口的压力差大于第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置a43释放能量，蓄能装置b44储存能量；当a口出油，b口进油，且a口与b口的压力差小于第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置a43储存能量，蓄能装置b44释放能量。其中第一执行模块的额定工作压力为第一执行模块对负载做功时所需达到的压力。
80.采用上述技术方案，可以使第一执行模块在液压油从a口流入，从b口流出，且a口与b口的压力差大于所述第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置b44对能量进行储存，蓄能装置a43对能量进行释放，当第一执行模块在液压油从b口流入，从a口流出，且a口与b口的压力差小于所述第一执行模块的额定工作压力时，蓄能装置a43储存能量，蓄能装置b44释放能量，从而实现节省能量消耗的技术效果。
81.本实施方式所述的液压系统还包括：
82.第二执行模块，用于完成液压能与动能之间的转换，第二执行模块上设置有c口、p口、t口；
83.第二蓄能模块，用于为第二执行模块储备能量；
84.第三油路41，与动力站相连；
85.第四油路42，与动力站相连；
86.第二蓄能模块包括蓄能装置c45和蓄能装置d46，蓄能装置c45与p口并联连接于第三油路41中，t口与第四油路42相连接，c口与蓄能装置d46相连接。
87.动力站还包括泵b5，其设置于第三油路41上，用于为第三油路41提供液压油。泵a4和泵b5均与电机a3相连，电机a3用于驱动泵a4和泵b5。
88.采用上述技术方案，可以使第二执行模块在将动能转换为液压能时，第二蓄能模块对能量进行储存，当第二执行模块在将液压能转换为动能时，第二蓄能模块将储存的能量进行释放，从而实现节省能量消耗的有益效果。
89.具体的，第一执行模块的数量为两个，二者的a口并联连接于第一油路39中，二者的b口并联连接于第二油路40中，参考图1和图2，第一执行模块包括：
90.变量马达17，其型号为a4vsg，其采用速度控制，通过监控入口侧的压力，实现压力控制，用于实现液压能与动能之间的转换；变量马达17上设有a口和b口，其内部设有斜盘，当斜盘摆角小于90
°
时，a口与b口的压力差大于所述第一执行模块的额定工作压力，此时液压油从a口流入，b口流出，变量马达17处于做负功状态；当斜盘摆角大于90
°
时，a口与b口的压力差小于所述第一执行模块的额定工作压力，此时液压油从b口流入，从a口流出，变量马达17处于做正功状态。
91.插装阀18，与变量马达相连，用于控制流入变量马达17入口的油液通断；
92.电磁阀b19，与插装阀相连，用于控制插装阀18动作；
93.马达斜盘摆角调节油缸38，与变量马达相连，用于控制变量马达17的转速及旋向；
94.比例阀20，与马达斜盘摆角调节油缸相连，用于控制马达斜盘摆角调节油缸38动作；
95.位置传感器35，设于马达斜盘摆角调节油缸上，用于检测马达斜盘摆角调节油缸38的位移；
96.转速编码器36，与变量马达相连，用于检测变量马达17的转速。采用上述技术方案，可以精确的控制变量马达17的正反转及转速，从而实现变量马达17的高精度作业。
97.具体的，参考图3，第二执行模块包括：
98.油缸27，用于实现液压能与动能之间的转换，油缸27的数量为多个；
99.多路阀26，用于控制各油缸27的伸缩动作；
100.油缸27上分别设置有c口、d口、e口，c口与蓄能装置d46相连，d口与e口分别于多路阀26上对应的油口相连；多路阀26上还设有p口和t口，p口与蓄能装置c45并联连接于第三油路41中，t口与第四油路42相连接。
101.采用上述技术方案，通过利用多路阀控制各油缸27的伸缩动作，控制系统可比较分析各油缸27伸出端所受压力的大小，由动力站及第二蓄能模块提供液压油，控制器控制各油缸27的伸出或缩回，从而可保证各油缸27的伸出端伸出长度相同。
102.具体的，蓄能装置a43、蓄能装置b44、蓄能装置c45和蓄能装置d46的结构相同，均包括蓄能器22，蓄能器22与第一执行模块或第二执行模块相连，蓄能器22内部设置有内腔和活塞，该活塞将蓄能器22的内腔分成两部分，其中，与第一执行模块或第二执行模块相连的一侧的内腔中存储液压油，另一侧内腔中充有气体，该气体可为氮气，且充有气体的一侧还连接有储气装置21，储气装置21为蓄能器22提供恒定气源，各储气装置21均连接有气压调节系统37，气压调节系统37用于控制各储气装置21的压力，各储气装置21与气压调节系统37相连的管路上均设有排气阀23，排气阀23用于为储气装置21排气。
103.采用上述技术方案，通过活塞对气体不同程度的压缩，可使气体对能量进行吸收或释放。
104.本实施方式所述的液压系统还包括：制动器油缸16，其与蓄能装置c45和第二执行模块并联连接于第三油路中，用于对变量马达17进行制动。制动器油缸16还连接有减压阀15，其用于为制动器油缸16提供油液压力。
105.具体的，第一油路39与第二油路40之间连接有单向阀c14，其防止液压油从第一油
路39流向第二油路40。
106.采用上述技术方案，可以使第二油路40通过单向阀c14为第一油路39补油。
107.具体的，储气装置21包括多个串联的储气瓶，各储气瓶内充有带有一定压力的气体，该气体可为氮气。
108.采用上述技术方案，通过将多个储气瓶串联，可为蓄能器22提供充足的压力气源,保证蓄能器的初始压力。
109.具体的，本实施方式所述的液压系统还包括油箱32，油箱32为系统存储液压油，其内具有加热、液位、放油等装置。第一油路39和第三油路41并联连接于油箱32上，第一油路39和第三油路41的并联油路上设有蝶阀a1，蝶阀a1用于控制第一油路39和第三油路41的开关。第二油路40上设有蝶阀b2，蝶阀b2用于控制第二油路40的开关。第三油路41上设有单向阀a8，单向阀a8可防止高压油的回流。蓄能装置c45与制动器油缸16之间设有单向阀d47,单向阀d47可防止液压油从蓄能装置c45流入制动器油缸16。所以第一油路39上设有过滤器a9和单向阀b10，过滤器a9为高压过滤器，为系统提供清洁的油源，防止阀件堵塞。单向阀b10防止马达进口侧的油液回流。第一油路39与第四油路42之间设有溢流阀a11，溢流阀a11限制泵a4输出的最大压力，使多余的油液回油箱32。第二油路40与第四油路42之间设有溢流阀b13，溢流阀b13限制泵c7输出的最大压力，使多余的油液回油箱32。溢流阀a11与溢流阀b13上均连接有电磁阀a12，电磁阀a12用于控制溢流阀a11及溢流阀b13的开闭。第四油路42上设有冷却装置30和过滤器b31，冷却装置30用于冷却液压油，过滤器b31用于液压油的过滤，保证清洁的油液流回油箱32。
110.参考图4和图6，本实用新型的实施方式还公开了一种行车，其包括如上所述的液压系统。行车可以在低架桥101上行走，并完成集装箱102的装运及卸载，其中第一执行模块的额定工作压力为第一执行模块起升集装箱所需要的压力。装卸过程中可以由多台节能行车同时工作。低架桥101由立柱及横梁组成，横梁上安装有行车的大车主梁112行走用的轨道，其上满足多台行车同时作业；集装箱102的尺寸为标准的二十尺或四十尺；集卡103用于转运集装箱102，使得货架堆场内的集装箱102可被运出。
111.采用上述技术方案，利用液压系统代替电机驱动行车，可实现占用空间小，故障率低，成本低，并且在行车停止工作时，液压系统通过关闭泵可提供辅助的制动力，减少制动过程中制动器的损耗，减少热能的产生。
112.参考图6、图7、图8，本实施方式所述的行车还包括：机架105，机架105上设有起升卷筒109、定滑轮a106、油缸27和定滑轮b110，起升卷筒109内安装有减速箱，其输入端与变量马达17相连，变量马达17输入动力给减速箱，由减速箱带动起升卷筒109转动。变量马达17有两个，两个变量马达分置于起升卷筒109两侧，两个变量马达17同时工作，共同驱动起升卷筒109。起升卷筒109上缠绕有钢丝绳，机架105的下方设置有抓取机构108，抓取机构108上设有动滑轮107，钢丝绳自起升卷筒109伸出后先后缠绕于定滑轮a106、动滑轮107、定滑轮b110上，其端部与油缸27的伸出端相连，且钢丝绳对油缸27的伸出端所施加力与油缸27伸出端的伸出方向相反，起升卷筒109通过收放钢丝绳带动抓取机构108上下移动。钢丝绳的数量为四根，油缸27、定滑轮a106、动滑轮107的数量均为四个。
113.在上述行车所使用的液压系统中，压力与转矩相关，流量与转速相关，而常规的液压系统为节流控制，由变量泵控制液压马达，由于有阀参与控制，导致系统的能量损失很
大。根据机械与液压参数之间的偶合关系，设计液压系统为压力耦合系统，泵控马达回路里没有节流阀。
114.当行车在下放集装箱102时，集装箱102及抓取机构108在重力的作用下，带动钢丝绳伸长，钢丝绳带动起升卷筒109旋转，从而带动变量马达17转动，此时变量马达17的a口进油b口出油，下降过程中所产生的部分能量被存储在蓄能装置b44中；在起升作业时，蓄能装置b44再将能量供给变量马达17，变量马达17带动起升卷筒109提升集装箱102，从而实现节省能量消耗的作用。并且，该行车还具有辅助防摇功能。钢丝绳的端部与油缸27的伸出端连接，四个油缸27通过多路阀26控制，根据每根钢丝绳传递给油缸27的压力，控制系统比较分析各油缸27伸出端所受的钢丝绳所传递的压力大小，由泵b5及蓄能装置c45和蓄能装置d46提供液压油，控制器控制油缸27的伸出或缩回，从而保证了各钢丝绳的受力相同，可实现减少集装箱102在升降过程中的摇晃，保证集装箱102可以被安全快速的放置在集卡103或集装箱102转运设备上。此外，当抓取机构108产生摇晃时，会致使钢丝绳在某一瞬间拉力过大，液压系统所提供的动力不足，此时蓄能装置d46可作为辅助能源释放能量，补充动力，从而使系统压力平稳。
115.具体的，参考图5和图6，本实施方式所述的行车还包括：
116.小车行走机构117，其可为车轮，转动连接于机架105上；
117.小车轨道梁113，为箱型钢结构焊接而成，小车轨道梁113具有两根，分置于机架105下方的前后两侧；
118.小车轨道114，设于小车行走机构117下方且固定连接于小车轨道梁113上方，用于小车行走机构117在其上行走；
119.小车行走电机115，与小车行走机构117相连，用于驱动小车行走机构117沿小车轨道114移动，同时带动机架105沿小车轨道114移动；
120.大车主梁112，固定连接于小车轨道梁113下方，其为箱型钢结构焊接而成，用于承载小车轨道梁113及相关设备；
121.大车行走机构116，其可为车轮，转动连接于大车主梁112上；
122.大车行走电机111，与大车行走机构116相连，用于驱动大车行走机构116沿与小车轨道114相垂直的方向移动，同时带动驱动大车主梁112、小车轨道梁113、机架105沿与小车轨道114相垂直的方向移动。
123.采用上述技术方案，可以使行车在低架桥101上沿与低架桥101平行和垂直的两个方向行走，完成集装箱102的装运和卸载，并且在装卸过程中可以由多台行车同时工作，增强工作效率。
124.虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。