回收势能的液压系统及工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种回收势能的液压系统及工程机械。


背景技术：

2.电动挖掘机中的纯电挖掘机一种主要由动力电池进行能量供给的挖掘机，在降低施工成本的同时还能减少废物排放，电动挖掘机上的动臂、斗杆等运动部件通过液压系统控制运动，由电动挖掘机上设置的电机来驱动主泵，进而控制液压回路中的液压油流向，电动挖掘机在工作时运动部件工作频繁，运动部件在下降时会释放大量势能，为了提高能量利率，会将运动部件下降过程中释放的势能进行回收利用。
3.目前，电动挖掘机的势能回收利用，一般通过运动部件下降时的液压回路完成，通过运动部件下降推动液压油，液压油带动发电机发电，将运动部件的势能转化为电能储存起来，但在势能转化为电能的过程中需要额外设置大量结构才能完成能量转化，在后续工作过程中还存在回收过程繁琐且回收结构复杂的问题。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中电动挖掘机的运动部件的势能回收过程繁琐且回收结构复杂的缺陷，从而提供一种回收势能的液压系统及工程机械。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种回收势能的液压系统，包括：驱动电机，具有第一输出轴；油泵，与第一输出轴连接；油缸，具有无杆腔和有杆腔；第一换向阀，具有进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，进油口与油泵的出油口连通，第一工作油口与无杆腔连通，第二工作油口与有杆腔连通；液压执行元件，与回油口连通；传动机构，与第一输出轴连接且与液压执行元件连接，液压执行元件通过传动机构带动第一输出轴动作。
6.可选的，传动机构包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与液压执行元件连接，从动齿轮套设在第一输出轴上并与第一输出轴一同转动。
7.可选的，传动机构还包括离合器，主动齿轮通过离合器与液压执行元件连接。
8.可选的，液压执行元件为液压马达，液压马达具有第二输出轴，第二输出轴与传动机构连接，液压马达的进油口与回油口连接，液压系统还包括液压油箱，液压马达的出油口回油口分别与液压油箱连通。
9.可选的，液压系统还包括使回油口向液压油箱单向导通的单向阀，单向阀与液压马达并联设置。
10.可选的，液压系统还包括第二换向阀，第二换向阀设置在回油口与液压执行元件之间，第二换向阀具有连通回油口与液压执行元件的打开状态和阻断回油口与液压执行元件的关闭状态。
11.可选的，第二换向阀为电磁换向阀，液压系统还包括控制器，控制器与电磁换向阀和驱动电机电连接。
12.可选的，油缸包括动臂油缸和斗杆油缸中的至少一个。
13.可选的，油泵的数量为至少一个，和/或，油缸的数量为至少一个。
14.本实用新型还提供了一种工程机械，其包括：上述的液压系统。
15.本实用新型具有以下优点：
16.1、在第一换向阀的回油口连接液压执行元件，驱动电机驱动油泵向油缸中的有杆腔或无杆腔输入液压油，从油缸的无杆腔或有杆腔流出的液压油经过第一换向阀的回油口流入液压执行元件，可以带动液压执行元件运动，液压执行元件通过传动机构带动第一输出轴旋转，为驱动电机提供正负载，减少了驱动电机驱动油泵所需的电能，降低了电机的电能消耗，起到了节能的效果，实现了势能回收利用，有效解决了现有技术中电动挖掘机的运动部件的势能回收过程繁琐且回收结构复杂的问题，使得回收方式更为简单直接。
17.2、传动机构还包括离合器，主动齿轮通过离合器与液压执行元件连接，当驱动电机工作时，从动齿轮旋转进而带动主动齿轮旋转，通过离合器的设置使得主动齿轮不能带动液压执行元件运动，可以避免驱动电机驱动油泵工作时液压执行元件运动的情况，实现单向传输动力。
18.3、液压执行元件为液压马达，液压马达能够将液压油吸收的势能转化为机械能传递给第二输出轴，使得能量只需要进行一次转换即可进行回收利用，使得回收过程更为简单快捷。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1示出了本实用新型实施例的液压系统的原理示意图。
21.附图标记说明：
22.10、驱动电机；21、油泵；22、油缸；23、第一换向阀；31、主动齿轮；32、从动齿轮；33、液压马达；34、单向阀；35、第二换向阀；36、控制器；37、离合器；40、过滤器；50、液压油箱。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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。此外，术语“第
一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
27.如图1所示，本实施例的回收势能的液压系统包括：驱动电机10、油泵21、油缸22、第一换向阀23、液压执行元件、传动机构，驱动电机10 具有第一输出轴；油泵21与第一输出轴连接；油缸具有无杆腔和有杆腔；第一换向阀23具有进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，进油口与油泵21的出油口连通，第一工作油口与无杆腔连通，第二工作油口与有杆腔连通；液压执行元件与回油口连通；传动机构与第一输出轴连接且与液压执行元件连接，液压执行元件通过传动机构带动第一输出轴旋转。
28.应用本实施例的回收势能的液压系统，在第一换向阀23的回油口连接液压执行元件，驱动电机10驱动油泵21向油缸22中的有杆腔或无杆腔输入液压油，从油缸22的无杆腔或有杆腔流出的液压油经过第一换向阀23 的回油口流入液压执行元件，可以带动液压执行元件运动，液压执行元件通过传动机构带动第一输出轴旋转，为驱动电机10提供正负载，减少了驱动电机10驱动油泵21所需的电能，降低了电机的电能消耗，起到了节能的效果，实现了势能回收利用，有效解决了现有技术中电动挖掘机的运动部件的势能回收过程繁琐且回收结构复杂的问题，使得回收方式更为简单直接。
29.在本实施例中，传动机构包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与液压执行元件连接，从动齿轮套设在第一输出轴上并与第一输出轴一同转动,结构简单且传动可靠，同时齿轮的可替换性好，使得后期维护检修过程更加便捷。可以理解，作为可替换的实施方式，传动机构也可以是蜗杆蜗杆传动机构，也可以是皮带轮传动机构、链条传动机构等其他传动形式。
30.具体地，从动齿轮32套设在第一输出轴上并与第一输出轴一同转动。
31.优选地，主动齿轮31和从动齿轮32均为斜齿轮，斜齿轮的传动效果更好且结构更为可靠。可以理解，主动齿轮31和从动齿轮32也可以为直齿轮。
32.在本实施例中，传动机构还包括离合器37，主动齿轮31通过离合器 37与液压执行元件连接，无需回收势能时，驱动电机10单独工作，第一输出轴带动从动齿轮32旋转进而带动主动齿轮31旋转，此时主动齿轮31通过离合器37无法带动液压执行元件运动，可以避免驱动电机10单独驱动油泵21工作时影响液压执行元件，实现单向传输动力。优选地，离合器37 为单向离合器，不需要对其进行控制，简化液压系统的控制。可以理解，作为可替换的实施方式，离合器也可以为电磁离合器、摩擦离合器等，此时离合器37具有接合状态及分离状态，离合器37处于接合状态时，液压执行元件将动力传输给主动齿轮31，离合器37处于分离状态时，液压执行元件不能将动力传输给主动齿轮31，主动齿轮31也不能将动力传输给液压执行元件。
33.具体地，油缸包括斗杆油缸和动臂油缸，在电动挖掘机的斗杆内收或动臂下降时，
液压执行元件可以通过单向离合器主动带动主动齿轮31旋转，进而带动驱动电机10的第一输出轴旋转，在电动挖掘机的斗杆外展或动臂上升时，驱动电机10的第一输出轴带动主动齿轮31旋转，主动齿轮31通过单向离合器37不会影响到液压执行元件，使得液压执行元件能够实现单向传动。
34.在本实施例中，液压执行元件为液压马达33，液压马达33具有第二输出轴，第二输出轴与传动机构连接，液压马达33的进油口与回油口连接，液压系统还包括液压油箱50，液压马达33的出油口、回油口分别与液压油箱50连通，液压马达33能够将液压油吸收的势能转化为机械能传递给第一输出轴，使得能量只需要进行一次转换即可进行回收利用，使得回收过程更为简单快捷。可以理解，作为可替换的实施方式，液压执行元件为液压缸，此时传动机构为齿轮齿条机构等。
35.在本实施例中，液压系统还包括使回油口向液压油箱50单向导通的单向阀34，单向阀34与液压马达33并联设置，在液压油无法通过液压马达 33时，还可以通过单向阀34进入液压油箱50，使得液压回路的压力不会过大，有效保护液压回路。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以采用溢流阀代替单向阀34。
36.在本实施例中，液压系统还包括第二换向阀35，第二换向阀35设置在回油口与液压执行元件之间，第二换向阀35具有连通回油口与液压执行元件的打开状态和阻断回油口与液压执行元件的关闭状态，在无需回收势能时，第二换向阀35便处于关闭状态，防止液压油进入液压马达33而造成能量浪费。
37.在本实施例中，第二换向阀35为电磁换向阀，液压系统还包括控制器 36，控制器36与电磁换向阀和驱动电机10电连接，在斗杆内收或动臂下降时，驱动电机10给予控制器36信号，控制器36将第二换向阀35切换为打开状态，使得液压油回路的连通和阻断实现自动控制。可以理解，作为可替换的实施方式，第二换向阀35也可以是直动式电磁阀，还可以是气动换向阀或液动换向阀等其他形式的阀体。
38.在本实施例中，油缸22包括动臂油缸和斗杆油缸中的至少一个，动臂油缸和斗杆油缸均可以实现势能回收，且动臂油缸和斗杆油缸的具体数目根据不同机型可以变化。需要说明的是，回收势能的液压系统不仅仅局限于动臂油缸和斗杆油缸，电动挖掘机上其余油缸或其他工程机械上可进行势能回收的油缸均可以应用。
39.具体地，如图1所述，第一换向阀23为三位四通换向阀，油缸22为两个并联的动臂油缸时，动臂下降时，三位四通换向阀位于左位，向动臂油缸的有杆腔供油，无杆腔中的液压油流出并进入液压马达33；动臂上升时，三位四通换向阀位于右位，向无杆腔中供油，有杆腔中的液压油流出并进入液压油箱50。油缸22为斗杆油缸时，斗杆内收时，三位四通换向阀位于右位，向斗杆油缸的无杆腔供油，有杆腔中的液压油流出；斗杆外展时，三位四通换向阀位于左位，向斗杆油缸的有杆腔供油，无杆腔中的液压油流出。需要说明的是，三位四通换向阀仅作为一个具体实施方式进行举例，具体阀的型号可根据需要进行改变。其中，“左位”指的是图1中“左”所指的方向的位置，“右位”指的是图1中“右”所指的方向的位置。
40.在本实施例中，油泵21的数量为至少一个，油缸的数量为至少一个，油泵21和油缸的数量可根据需要进行改变，回收势能的液压系统可应用于多种不同结构的液压回路。
41.在本实施例中，液压系统还包括过滤器40，过滤器40设置在回油口和液压油箱50之间，液压油经过过滤器40过滤后流入液压油箱50，有效过滤液压油路中的杂质，防止污染
物进入液压油箱50。
42.以下对本实施例的回收势能的液压系统的使用方式进行说明：
43.电动挖掘机的斗杆内收或动臂下降时，斗杆和动臂所对应的第一换向阀23此时处于对应工作状态，第二换向阀35处于打开状态；驱动电机10 驱动油泵21供油，液压油通过第一换向阀23的进油口进入油缸22的其中一个腔体；随着电动挖掘机运动部件的运动，油缸22另一个腔体中的液压油通过第一换向阀23的回油口流入液压马达33；液压马达33的第二输出轴带动主动齿轮31旋转，主动齿轮31带动第一输出轴上的从动齿轮32旋转，完成势能回收过程。
44.本实用新型还提供了一种工程机械，其包括：上述的液压系统。
45.在本实施例中，工程机械为电动挖掘机、电动起重机、电动旋挖钻机等等。
46.从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：
47.1、在第一换向阀23的回油口连接液压执行元件，电动挖掘机的斗杆内收或动臂下降时，驱动电机10驱动油泵21向油缸22输入液压油，油缸 22中的液压油输出并带动液压执行元件运动，液压执行元件通过传动机构带动第一输出轴旋转，为驱动电机10提供正负载，减少了驱动电机10驱动油泵21所需的电能，达到减少电能消耗的目的，进而实现了节能和势能回收利用，回收方式更为简单直接。
48.2、动臂下降或斗杆内收的势能通过液压油驱动液压马达33旋转，能够将动臂下降或斗杆内收的势能的势能转化为机械能传递给第一输出轴，使得能量只需要进行一次转换即可进行回收利用，使得回收过程更为简单快捷。
49.3、在回油口与液压执行元件之间设置第二换向阀35，通过驱动电机 10给予控制器36信号，使得液压油回路的连通和阻断实现自动控制。
50.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。