CN103397679A - 一种动臂节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压挖掘机的动臂节能控制系统，包括第一油箱、变量泵、电动机、溢流阀、单向阀、三位三通电磁换向阀、动臂油缸、第一压力传感器、第一液控单向阀、二位三通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、第二油箱、第二二位二通电磁换向阀、第二压力传感器、定量马达、变量马达、光电编码器、第二液控单向阀、蓄能器、第三油箱、第三二位二通电磁换向阀、计算机。本发明以定量马达、变量马达组成的液压变压器作为能量转换元件、液压蓄能器为储能元件的液压式能量回收方式，具有安全、成本低、效率高等优点，在工程机械上具有较大的发展潜力，尤其对液压挖掘机的节能有重要发展潜力。

Description

一种动臂节能控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械节能领域，尤其涉及一种液压挖掘机的动臂势能回收再利用的动臂节能控制系统。

背景技术

在工程机械领域中，液压挖掘机应用广泛，然而其能量的利用率比较低，传统的液压挖掘机动臂下降时，整个动臂的下降位能消耗在节流阀口上，势能转化为热量损失掉，能量损失严重。而这些能量的损失同时也都是电能的损失。工程机械设备的用电量很大，提高设备的电能节约，无论是对企业的成本开支的降低还是国家的节能减排都有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种动臂节能控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种液压挖掘机的动臂节能控制系统，包括第一油箱、变量泵、溢流阀、三位三通电磁换向阀、第一压力传感器、第一液控单向阀、二位三通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、第二油箱、第二二位二通电磁换向阀、第二压力传感器、定量马达、变量马达、光电编码器、第二液控单向阀、蓄能器、第三油箱、第三二位二通电磁换向阀、计算机；

所述第一油箱、变量泵、三位三通电磁换向阀的一个接口依次管道连通，三位三通电磁换向阀的其余两个接口分别连通动臂油缸的有杆腔和无杆腔；动臂油缸的有杆腔依次与第一二位二通电磁换向阀以及第三二位二通电磁换向阀管道连通；动臂油缸的无杆腔依次与第一液控单向阀、定量马达以及第三二位二通电磁换向阀管道连通；第三二位二通电磁换向阀同时连接第三油箱；动臂油缸的无杆腔与所述第一液控单向阀之间旁路设有二位三通电磁换向阀，二位三通电磁换向阀同时连通第一液控单向阀的第一液控口；定量马达和变量马达同轴连接，变量马达分别管道连接第二油箱和第二二位二通电磁换向阀，第二二位二通电磁换向阀同时通过第二液控单向阀连接蓄能器；

变量泵连接电动机并由电动机驱动；

所述变量泵、三位三通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、变量马达、第二二位二通电磁换向阀以及第三二位二通电磁换向阀分别电连接所述计算机。

动臂油缸的无杆腔与所述第一液控单向阀之间设有连接计算机的第一压力传感器。

本发明中，蓄能器与第二液控单向阀之间设有连接计算机的第二压力传感器。

本发明中，变量泵与三位三通电磁换向阀之间设有单向阀。

本发明中，单向阀与三位三通电磁换向阀之间设有旁路管道连通第一油箱，该旁路管道上设有溢流阀。

本发明中，变量马达上设有连接计算机的光电编码器。

本发明中，计算机用于检测第一压力传感器、光电编码器、第二压力传感器的数据，并通过数据处理，发出信号，控制变量泵、变量泵/ 马达的转速，三位三通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀、第三二位二通电磁换向阀的阀芯移动。

本发明的目的是通过计算机有效监测回路信息，实时发出控制信号，保证回路各元件高效有序的工作，回收液压挖掘机动臂的重力势能，通过定量马达和变量马达组成的液压变压器将势能转化为液压能，并储存在蓄能器中，在动臂上升时，释放蓄能器中的能量，达到节能的效果。

有益效果:本发明的优点是以定量马达-变量马达组成的液压变压器作为能量转换元件、液压蓄能器为储能元件的液压式能量回收方式，具有安全、成本低、效率高等优点，在工程机械上具有较大的发展潜力，尤其对液压挖掘机的节能有重要发展潜力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是实施例用于液压挖掘机动臂回路的一个液压节能控制原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种新型的液压挖掘机动臂节能控制系统，包括第一油箱1、变量泵2、电动机3、溢流阀4、单向阀5、三位三通电磁换向阀6，所述变量泵2入口连接第一油箱1，出口与单向阀5入口相连，单向阀5出口与三位三通电磁换向阀6接口一6a相连，单向阀5安装在变量泵2的出口，一方面防止系统的压力冲击影像泵的正常工作，另一方面在泵不工作时防止系统的油液倒流经泵回油箱，电动机3用于驱动变量泵2工作，所述变量泵2与第一油箱1之间的旁路连接有一溢流阀4，溢流阀4用来限定系统的最高压力，起到过载保护的作用。

所述三位三通电磁换向阀6有三个接口6a、6b、6c，二位三通电磁换向阀10有三个接口10a、10b、10c，第一二位二通电磁换向阀11有两个接口11a、11b，第二二位二通电磁换向阀16有两个接口16a、16b，第三二位二通电磁换向阀20有两个接口20a、20b，动臂油缸7包括有杆腔7a和无杆腔7b，第一液控单向阀9有第一液控口9a，第二液控单向阀17有第二液控口17a。

所述三位三通电磁换向阀6包括三个接口，单向阀5出口连接接口一6a，动臂油缸7的无杆腔7b连接接口二6b，动臂油缸7的有杆腔7a连接接口三6c。

所述定量马达12右端通过一液控单项阀9连至动臂油缸7的无杆腔7b，左端与第三二位二通电磁换向阀20接口一20a相连，液控单项阀9右端与二位三通电磁换向阀10的接口一10a相连，所述二位三通电磁换向阀10的接口三10c与第一液控口9a相连，所述第三二位二通电磁换向阀20的接口二20b与第二油箱21相连。

所述第一二位二通电磁换向阀11的接口一11a与动臂油缸7的有杆腔7a相连，接口二11b与第三二位二通电磁换向阀20的接口一20a相连。

本发明中，定量马达12与变量马达13同轴连接，变量马达13与一光电编码器14相连，变量马达13右端与第三油箱15相连，左端连至第二二位二通电磁换向阀16的接口一16a，定量马达12与变量马达13构成一液压变压器，作为能量的转换元件。

本发明中，蓄能器18与第二液控单向阀17左端相连，第二液控单向阀17右端连至第二二位二通电磁换向阀16的接口二16a，第二单向液控阀17左端又与第二液控口17a相连。

本发明中，第一压力传感器8与动臂油缸7的无杆腔7b相连，第二压力传感器19与蓄能器18相连，压力传感器用于检测回路中的油液压力。

本发明中，计算机22用于检测第一压力传感器8、光电编码器14、第二压力传感器19的数据，并通过数据处理，发出信号，控制变量泵2、变量泵/ 马达13的转速，三位三通电磁换向阀6、二位三通电磁换向阀10、第一二位二通电磁换向阀11、第二二位二通电磁换向阀16、第三二位二通电磁换向阀20的阀芯移动。

以下是液压回路的具体动作和节能控制过程描述。

如图1所示，挖掘机动臂下降时，计算机22发出信号，三位三通电磁换向阀6左位工作，接口6a与接口6c连通，液压油从第一油箱1经变量泵2、单向阀5到三位三通电磁换向阀6的接口6c流入动臂油缸7的有杆腔7a，动臂油缸7的无杆腔7b中的液压油流至第一液控单向阀9，由于单向阀的作用，回路不通，此时第一压力传感器8检测到无杆腔7b压力升高，计算机22在接收到数据后发出信号给二位三通电磁换向阀10，使其左位工作，接口10a和10c连通，无杆腔7b中的液压油经接口10a和10c与第一液控口9a连通，当压力升高时，第一液控单向阀9打开，无杆腔7b中的液压油流入定量马达12，定量马达12开始工作，动臂的重力势能转化为定量马达12的动能。由于变量马达13与定量马达12是同轴连接的，故变量马达13也开始工作，当光电编码器14检测到速度信号时，计算机22发出信号给第二二位二通电磁换向阀16，使其右位工作，接口16a与16b相连，变量马达13将第二油箱15中的液压油吸入，油液经过第二液控单向阀17进入蓄能器18，此时动臂的势能又转化为液压能储存在蓄能器18中，实现了动臂势能的回收。此时计算机22发出信号给第一二位二通电磁换向阀11，使其下位工作，接口11a与11b连通，流经定量马达12的液压油经过第一二位二通电磁换向阀11进入动臂油缸7的有杆腔7a，实现了流量再生。

在动臂下降过程中，动臂的势能转化为动能，再由动能转化为液压能，实现了势能的回收，正是定量马达12与变量马达13组成的液压变压器实现了这一能量的转化，有效地回收了势能，并且无杆腔7b中的液压油又流入到有杆腔7a，可防止动臂因重力作用迅速下降而使有杆腔产生吸空，实现了有杆腔中的油液来自于有杆腔，既动臂流量再生。

如图1所示，挖掘机动臂上升时，计算机22发出信号给三位三通电磁换向阀6，使其中位工作，此时变量泵2不工作，蓄能器18将回收的能量开始释放，液压油流入第二液控单向阀17的第二液控口17a，第二液控单向阀17打开，液压油流经第二二位二通电磁换向阀16进入变量马达13，变量马达13开始工作，油液返回第二油箱15，同时与其同轴相连的定量马达12也开始工作，计算机22发出信号使第三二位二通电磁换向阀20左位工作，接口20a与20b连通，定量马达12将第三油箱21中的液压油吸入，经第一液控单向阀9流入动臂油缸7的无杆腔7b，此时有杆腔7a中的油液经第一二位二通电磁换向阀11、定量马达12、第一液控单向阀9进入无杆腔7b，挖掘机动臂开始上升，当第二压力传感器19检测到蓄能器18中的液压油不足以带动变量马达13工作时，计算机22发出信号给三位三通电磁换向阀6和变量泵2，三位三通电磁换向阀6右位工作，接口6a与6c连通，变量泵2开始工作，液压油经单向阀5、三位三通电磁换向阀6进入动臂油缸7的无杆腔7b，动臂继续上升。

第二油箱15、第三油箱21需要定期检测其中的剩余油量，适当加油保持在正常工况水平。

在动臂上升的过程中，储存于蓄能器18中的高压油驱动变量马达13，变量马达13输出扭矩带动定量马达12转动，定量马达12和变量马达13形成液压变压器将动臂油缸7有杆腔7a和第三油箱21中油液增压送至无杆腔7b，驱动动臂上升；当蓄能器18的压力不足以驱动液压变压器工作时，计算机22将切换到变量泵2供油，驱动动臂继续上升。这一过程实现了回收能量的再利用，降低了燃油消耗量，达到了节能的目的。

本发明提供了一种动臂节能控制系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种动臂节能控制系统，其特征在于，包括第一油箱、变量泵、溢流阀、三位三通电磁换向阀、第一压力传感器、第一液控单向阀、二位三通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、第二油箱、第二二位二通电磁换向阀、第二压力传感器、定量马达、变量马达、光电编码器、第二液控单向阀、蓄能器、第三油箱、第三二位二通电磁换向阀、计算机；

所述第一油箱、变量泵、三位三通电磁换向阀的一个接口依次管道连通，三位三通电磁换向阀的其余两个接口分别连通动臂油缸的有杆腔和无杆腔；动臂油缸的有杆腔依次与第一二位二通电磁换向阀以及第三二位二通电磁换向阀管道连通；动臂油缸的无杆腔依次与第一液控单向阀、定量马达以及第三二位二通电磁换向阀管道连通；第三二位二通电磁换向阀同时连接第三油箱；动臂油缸的无杆腔与所述第一液控单向阀之间旁路设有二位三通电磁换向阀，二位三通电磁换向阀同时连通第一液控单向阀的第一液控口；定量马达和变量马达同轴连接，变量马达分别管道连接第二油箱和第二二位二通电磁换向阀，第二二位二通电磁换向阀同时通过第二液控单向阀连接蓄能器；

变量泵连接电动机并由电动机驱动；

所述变量泵、三位三通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、变量马达、第二二位二通电磁换向阀以及第三二位二通电磁换向阀分别电连接所述计算机。

2.根据权利要求1所述的一种动臂节能控制系统，其特征在于，动臂油缸的无杆腔与所述第一液控单向阀之间设有连接计算机的第一压力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种动臂节能控制系统，其特征在于，蓄能器与第二液控单向阀之间设有连接计算机的第二压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种动臂节能控制系统，其特征在于，变量泵与三位三通电磁换向阀之间设有单向阀。

5.根据权利要求1所述的一种动臂节能控制系统，其特征在于，单向阀与三位三通电磁换向阀之间设有旁路管道连通第一油箱，该旁路管道上设有溢流阀。

6.根据权利要求1所述的一种动臂节能控制系统，其特征在于，变量马达上设有连接计算机的光电编码器。

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