CN101435451B - 一种液压挖掘机动臂势能回收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压挖掘机动臂势能回收方法和装置，该方法为：先通过蓄能器把液压缸回缩过程中的势能储存，再将蓄能器中的储能驱动发电机发电，实现液压挖掘机动臂势能的回收。所述储存势能的方式是将势能转换成压力能。所述的蓄能器和发电机之间通过比例阀连接以控制发电机的转速。本发明实现了液压挖掘机动臂势能的高效回收，其原理是巧妙地通过蓄能器的储能作用改变了液压油用于发电的工作时间，给势能的回收提供了有效的缓冲，另外，通过比例阀的节流控制减小了发电过程中液压油的压力波动，实现了发电机工作转速的调节，提高了发动机的工作效率，进而提高了能量回收的效率。

Description

一种液压挖掘机动臂势能回收方法及装置

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，涉及一种液压挖掘机动臂势能回收方法及装置。

背景技术

液压挖掘机是一种典型的周期性作业设备，动臂的下降是其工作周期的一个典型环节。当液压挖掘机动臂下降时，普通液压挖掘机是通过控制阀的开度来调节工作臂的下降速度，通过关闭控制阀实现动臂下降运动的停止。普通液压挖掘机通常没有能量回收装置，动臂下放过程中释放的势能大部分消耗在控制阀上，造成了能量的浪费。

混合动力液压挖掘机由于装有蓄电池和发电机，理论上可以把液压挖掘机动臂下降过程中的势能回收成电能并存储于蓄电池中，在适当的时候再用于驱动电动机做功。现有的油电混合动力液压挖掘机动臂势能回收方法大多采用在动臂液压缸回油路上串接液压马达和发电机，通过液压马达驱动发电机把动臂的势能回收成电能。由于液压挖掘机动臂下降过程中可以进行能量回收的时间通常小于2秒钟，且回收过程中液压油的压力波动大，导致发电机工作在低效率区、能量回收的效率非常低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液压挖掘机动臂势能回收方法及装置，以提高液压挖掘机动臂势能的回收效率。

本发明的技术解决方案如下：

一种液压挖掘机动臂势能回收方法，其特征在于，先通过蓄能器把液压缸回缩过程中的势能储存，再将蓄能器中的储能驱动发电机发电，实现液压挖掘机动臂势能的回收。

所述储存势能的方式是将势能转换成压力能。

所述的蓄能器和发电机之间通过比例阀连接以控制发电机的转速。

一种液压挖掘机动臂势能回收装置，其特征在于，包括液压缸、油箱、储能器、马达、发电机和储能装置；所述的液压缸的一端通过第一电磁阀与油箱连接；另一端通过第二电磁阀与油箱连接；所述的液压缸的无杆端与储能器通过第三电磁阀连接；所述的储能器通过第四电磁阀、马达与发电机连接；所述的发电机与储能装置电连接。

所述的液压挖掘机动臂势能回收装置还包括控制器，所述的控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的控制端连接。

所述的第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均为二位二通电磁阀。

所述的第四电磁阀为二位二通比例阀。

所述的发电机通过逆变器与储能装置连接。

有益效果：

本发明实现了液压挖掘机动臂势能的高效回收，其原理是巧妙地通过蓄能器的储能作用改变了液压油用于发电的工作时间，给势能的回收提供了有效的缓冲，另外，通过比例阀的节流控制减小了发电过程中液压油的压力波动，实现了发电机工作转速的调节，提高了发电机的工作效率，进而提高了能量回收的效率。

通过蓄能器把液压缸回缩过程中的势能先转换成压力能，然后通过控制器的控制，把蓄能器中的压力油用于驱动发电机发电。由于蓄能器的储能作用，避免了现有能量回收只能发生在液压缸缩回时的不足，有效延长了能量回收的时间。

通过控制器调整二位二通比例阀的开度，保持液压油流过发电机时的压差基本保持不变，实现发电机工作转速的调节，确保发电机工作在高效率区。由此克服了原有的势能回收装置势能回收效率低的缺点。

附图说明

图1为液压挖掘机动臂势能能量回收装置示意图。

具体实施方式

下面实例是对本发明的进一步说明，而不是限制发明的范围。

实施例1：

如图1所示，油电混合动力液压挖掘机动臂势能回收装置，包括液压缸3、控制器1、蓄能器2、二位二通电磁阀4、5和7、二位二通比例阀6(其中二位二通电磁阀4、7和5和二位二通比例阀6分别对应发明内容部分的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀)、发电机9、液压马达10、逆变器11、储能器12和油箱8，二位二通电磁阀4、5和7均为常闭电磁阀，二位二通比例阀6为常闭比例阀，二位二通电磁阀4安装在液压缸3有杆腔油口和油箱8之间，二位二通电磁阀7安装在液压缸3无杆腔油口和油箱8之间，二位二通电磁阀5一端与液压缸3无杆腔的油口相连，另一端与二位二通比例阀6相连。蓄能器2安装在二位二通电磁阀5和二位二通比例阀6之间。二位二通比例阀6之后依次串接了液压马达10、发电机9、逆变器11和储能器12。控制器2的输出分别与二位二通电磁阀4、5、7、二位二通比例阀6和发电机9相连。另外需要说明的是：图1中的标号8对应的是同一个油箱，画成多个只是行业画图的标准。

该装置的工作过程如下：当液压缸3的活塞杆缩回时，如果不需要进行能量回收，则开启二位二通电磁阀4、7，关闭二位二通电磁阀5和二位二通比例阀6，油箱8中的液压油通过二位二通电磁阀4进入液压缸3的有杆腔，液压缸3无杆腔中的液压油通过二位二通电磁阀7回油箱；如果需要进行能量回收，则先关闭二位二通电磁阀7和二位二通比例阀6，再接通二位二通电磁阀4、5，油箱8中的液压油通过二位二通电磁阀4进入液压缸3的有杆腔，液压缸3无杆腔中的液压油被充入到蓄能器2中。当需要进行能量回收时，控制器1关闭二位二通电磁阀5、7，接通二位二通电磁阀4和二位二通比例阀6，蓄能器2中的压力油流入液压马达10，带动发电机9发电，发电机9产生的电能通过逆变器11存储在储能器12中。

通过蓄能器2把液压缸3回缩过程中的势能先转换成压力能，然后通过控制器1的控制，把蓄能器2中的压力油用于驱动发电机9发电。由于蓄能器2的储能作用，避免了现有能量回收只能发生在液压缸3缩回时的不足，有效延长了能量回收的时间。

通过控制器1调整二位二通比例阀6的开度，保持液压油流过发电机9时的压差基本保持不变，实现发电机9输出稳定的电能以及实现发动机9工作转速的调节，确保发电机9工作在高效率区。

Claims (2)

1.一种液压挖掘机动臂势能回收方法，其特征在于，先通过蓄能器把液压缸回缩过程中的势能储存，再将蓄能器中的储能驱动发电机发电，实现液压挖掘机动臂势能的回收；

所述储存势能的方式是将势能转换成压力能；

所述的蓄能器和发电机之间通过比例阀连接以控制发电机的转速；

所述的液压挖掘机动臂势能回收方法是基于液压挖掘机动臂势能回收装置，所述的液压挖掘机动臂势能回收装置，包括液压缸、油箱、蓄能器、马达、发电机和储能装置；所述的液压缸的有杆腔通过第一电磁阀与油箱连接；无杆腔通过第二电磁阀与油箱连接；所述的液压缸的无杆腔与蓄能器通过第三电磁阀连接；所述的蓄能器通过二位二通比例阀、马达与发电机连接；所述的发电机与储能装置电连接；

所述的控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和二位二通比例阀的控制端连接；

所述的第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均为二位二通电磁阀；

所述的发电机通过逆变器与储能装置连接；

具体控制方法为：

当液压缸的活塞杆缩回时，如果不需要进行能量回收，则开启第一电磁阀和第二电磁阀，关闭第三电磁阀和二位二通比例阀，油箱中的液压油通过第一电磁阀进入液压缸的有杆腔，液压缸无杆腔中的液压油通过第二电磁阀回油箱；如果需要进行能量回收，则先关闭第二电磁阀和二位二通比例阀，再接通第一电磁阀和第三电磁阀，油箱中的液压油通过第一电磁阀进入液压缸(3)有杆腔，液压缸无杆腔中的液压油被充入到蓄能器中；

通过控制器调整二位二通比例阀的开度，保持液压油流过发电机时的压差保持不变，实现发电机输出稳定的电能以及实现发动机工作转速的调节。

2.一种液压挖掘机动臂势能回收装置，其特征在于，包括液压缸、油箱、蓄能器、马达、发电机和储能装置；所述的液压缸的有杆腔通过第一电磁阀与油箱连接；无杆腔通过第二电磁阀与油箱连接；所述的液压缸的无杆腔与蓄能器通过第三电磁阀连接；所述的蓄能器通过二位二通比例阀、马达与发电机连接；所述的发电机与储能装置电连接； 

所述的控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和二位二通比例阀的控制端连接；

所述的第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均为二位二通电磁阀；

所述的发电机通过逆变器与储能装置连接。 

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