具有重力势能回收功能的节能型步进式升降机构液压系统的制作方法

1.本实用新型涉及升降机节能技术领域，特别涉及具有重力势能回收功能的节能型步进式升降机构液压系统。


背景技术：

2.步进式升降机构做为冶金行业移送钢坯、钢卷或其它重物(后统称钢坯)的常用设备，主要通过升降进退来带动负载前进的，其工作原理如下：起始时举升框架在负载下面最低位置，举升框架升起将负载托起，接着框架水平移送至设定位置，举升框架下降将负载放在固定位置，最后举升框架又回到原来位置，举升框架运动一个循环的时间叫“周期”。
3.步进式升降机构通常由液压泵站提供动力源，举升框架由升降油缸和平移油缸驱动实现举升和平移，液压阀台控制升降油缸、平移油缸的启停和速度。
4.举升框架上升、下降的工作循环分为四个阶段，分别是：
5.1、空载上升：此时框架未接触钢坯，液压系统负载为升降框架重量，负载较轻，此过程为空载上升；
6.2、重载上升：当框架接触到钢坯时，液压系统负载为升降框架和钢坯重量之和，此过程为重载上升；
7.3、重载下降：此时液压系统负载为升降框架和钢坯重量之和，此过程为重载下降，此过程重力势能较大；
8.4、空载下降：当框架下降到一定位置脱离钢坯时，液压系统负载为升降框架重量，此过程为空载下降。
9.步进式升降机构工作过程中，框架周而复始的移送钢坯，在工作循环中重力势能转化为油液、阀件的热能，造成了大量的能源浪费，同时增加了冷却功率的消耗。
10.在现有的重力势能回收方法中，通常是采用高压和低压两个蓄能器组，分别回收重载下降和空载下降的重力势能，并在举升过程中重新释放出来。
11.上述这种重力势能回收方法在实际空载下降过程中，负载只有框架自重，重量轻，势能小，能量回收价值不大。
12.而且回收过程中向油缸杆腔供压力油，也需要系统做功，高低压系统切换时，压力冲击大，影响设备正常使用。
13.此外，回收空载势能需低压蓄能器组，额外增加投资成本，降低了投资回报率。
14.因此，如何降低步进式升降机构的能耗，提高的升降机回收重力势能的效率成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

15.有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供具有重力势能回收功能的节能型步进式升降机构液压系统，实现的目的是降低步进式升降机构的能耗，提高的升降机回收重力势能的效率，减少固定资产投资，进而达到节能目的。
16.为实现上述目的，本实用新型公开了具有重力势能回收功能的节能型步进式升降机构液压系统，包括升降机构的升降油缸、控制所述升降油缸运行和运行速度的比例阀和活塞式蓄能器。
17.其中，所述液压回路中包括多个电磁阀，通过多个所述电磁阀对所述升降油缸的多个不同工作状态进行所述液压回路的切换；
18.在所述升降油缸处于空载上升阶段时，所述液压回路中的多个所述电磁阀将所述升降油缸切换成差动连接；
19.在所述升降油缸处于重载下降阶段时，所述液压回路通过所述活塞式蓄能器对进行蓄能；
20.在所述升降油缸处于重载上升阶段时，所述活塞式蓄能器释放回收到的能量。
21.优选的，多个所述电磁阀中包括第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；
22.所述第一电磁阀设置在所述液压回路的进油端和所述比例阀之间；
23.所述第三电磁阀设置在所述比例阀和所述升降油缸的无杆腔之间；
24.所述第四电磁阀设置在所述比例阀和所述升降油缸的有杆腔之间；
25.在所述升降油缸处于空载上升阶段时，所述第一电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀均得电切换至打开状态。
26.更优选的，多个所述电磁阀中还包括第二电磁阀和第六电磁阀；
27.所述第二电磁阀设置在所述液压回路的回油端和所述比例阀之间；
28.所述第六电磁阀设置在所述升降油缸的无杆腔与所述活塞式蓄能器之间的管路上；
29.在所述升降油缸处于重载下降阶段时，所述第一电磁阀、所述第四电磁阀和所述第六电磁阀均得电切换至打开状态，剩余所述电磁阀均失电处于关闭状态；
30.在所述升降油缸处于重载上升阶段时，所述第二电磁阀、所述第四电磁阀和所述第六电磁阀均得电切换至打开状态，剩余所述电磁阀均失电处于关闭状态。
31.更优选的，多个所述电磁阀中还包括第五电磁阀；
32.在所述升降油缸处于轻载下降阶段时，所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第五电磁阀均得电切换至打开状态，剩余所述电磁阀均失电处于关闭状态。
33.更优选的，所述活塞式蓄能器与所述液压回路的进油端之间设有进油电磁阀；
34.所述进油电磁阀用于在所述升降油缸处于低位静止状态，即所述升降油缸处于未运行状态时开启，进行液压油的补充。
35.更优选的，所述活塞式蓄能器与氮气瓶连接。
36.更优选的，所述升降油缸包括多个多个并联工作的液压缸。
37.本实用新型的有益效果：
38.本实用新型的应用降低步进式升降机构的能耗，提高的升降机回收重力势能的效率，减少固定资产投资，进而达到节能目的。
39.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
40.图1示出本实用新型一实施例的结构示意图。
具体实施方式
41.实施例
42.如图1所示，具有重力势能回收功能的节能型步进式升降机构液压系统，包括升降机构的升降油缸1、控制升降油缸1运行和运行速度的比例阀5和活塞式蓄能器2。
43.其中，液压回路中包括多个电磁阀，通过多个电磁阀对升降油缸1的多个不同工作状态进行液压回路的切换；
44.在升降油缸1处于空载上升阶段时，液压回路中的多个电磁阀将升降油缸1切换成差动连接；
45.在升降油缸1处于重载下降阶段时，液压回路通过活塞式蓄能器2对进行蓄能；
46.在升降油缸1处于重载上升阶段时，活塞式蓄能器2释放回收到的能量。
47.本实用新型采用重载势能回收和空载差动回路相结合的方式对步进式升降机构的重力势能进行回收和节能，能够在确保节能率的前提下，回收负载下降过程中重载阶段的重力势能，再在升降油缸1处于空载上升阶段和重载上升阶段时，将回收的重力势能释放出来。
48.在实际应用中，步进式升降机构框架在重载下降时重力势能大，此过程能量予以回收。
49.本发明中步进式升降机构在空载上升过程中，采用差动回路原理，能够以较小的流量，推动负载平稳上升，实现系统节能目的，而且因步进式升降机构升降框架上升时采用差动回路，流量小于原系统流量，在系统压力不变的情况下，降低流量，相应会减少液压泵站装机功率。
50.由于在空载上升时负载重量轻，可采用差动回路原理实现驱动，差动回路实际受力面积是活塞杆面积，在油缸速度和原系统一样的前提下，用较小的流量就可推动负载上升。
51.而且因液压系统为恒压变量系统，泵出口压力恒定，空载上升时差动回路流量需求减少，相对普通液压缸所需求的系统做功同样减少，实现节能目的。
52.在某些实施例中，多个电磁阀中包括第一电磁阀1-1、第三电磁阀1-3和第四电磁阀1-4；
53.第一电磁阀1-1设置在液压回路的进油端和比例阀5之间；
54.第三电磁阀1-3设置在比例阀5和升降油缸1的无杆腔之间；
55.第四电磁阀1-4设置在比例阀5和升降油缸1的有杆腔之间；
56.在升降油缸1处于空载上升阶段时，第一电磁阀1-1、第三电磁阀1-3和第四电磁阀1-4均得电切换至打开状态。
57.在实际应用中，第一电磁阀1-1、第三电磁阀1-3和第四电磁阀1-4均得电切换至打开状态，升降油缸1的有杆腔和无杆腔连通，形成差动回路；
58.在上升过程中，通过比例阀5调节升降油缸1的上升速度。
59.由于差动液压缸的活塞杆实际受力面积为活塞杆面积，与现有技术采用高压油液
推动无杆腔举升相比，受力面积更小，相同速度情况下所需流量降低，消耗功率更小。
60.在某些实施例中，多个电磁阀中还包括第二电磁阀1-2和第六电磁阀1-6；
61.第二电磁阀1-2设置在液压回路的回油端和比例阀5之间；
62.第六电磁阀1-6设置在升降油缸1的无杆腔与活塞式蓄能器2之间的管路上；
63.在升降油缸1处于重载下降阶段时，第一电磁阀1-1、第四电磁阀1-4和第六电磁阀1-6均得电切换至打开状态，剩余电磁阀均失电处于关闭状态；
64.在升降油缸1处于重载上升阶段时，第二电磁阀1-2、第四电磁阀1-4和第六电磁阀1-6均得电切换至打开状态，剩余电磁阀均失电处于关闭状态。
65.在实际应用中，当升降油缸1处于重载下降阶段时，升降油缸1无杆腔连接活塞式蓄能器2，升降油缸1的有杆腔连接液压回路的进油端获取压力，使升降油缸1的有杆腔在压力和负载共同作用下压缩活塞杆缩回，同时将负载重力势能转换为液压能存储至活塞式蓄能器2，实现势能回收。
66.在重载下降过程，系统压力和负载的合力，推动油缸活塞缩回，油缸无杆腔液压油被挤压至蓄能器，此过程实现蓄能器储能，用于下一循环推动负载上升。
67.而在升降油缸1处于重载上升阶段时，则通过活塞式蓄能器2内存储的能量即可完成。
68.在重载上升的过程，连接活塞式蓄能器2的第六电磁阀1-6打开，活塞式蓄能器2内高压油提供动力源，推动负载上升，比例阀控制油缸上升速度。
69.在某些实施例中，多个电磁阀中还包括第五电磁阀1-5；
70.在升降油缸1处于轻载下降阶段时，第二电磁阀1-2、第三电磁阀1-3和第五电磁阀1-5均得电切换至打开状态，剩余电磁阀均失电处于关闭状态。
71.在实际应用中，利用升降油缸1上安装的框架的自重下降，比例阀5则用于控制升降油缸的下降速度。
72.在某些实施例中，活塞式蓄能器2与液压回路的进油端之间设有进油电磁阀1-7；
73.进油电磁阀1-7用于在升降油缸1处于低位静止状态，即升降油缸1处于未运行状态时开启，进行液压油的补充。
74.在某些实施例中，活塞式蓄能器2与氮气瓶3连接。
75.在某些实施例中，升降油缸1包括多个多个并联工作的液压缸。
76.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。