CN102912823A

CN102912823A - 一种挖掘机回转节能***

Info

Publication number: CN102912823A
Application number: CN2012104445166A
Authority: CN
Inventors: 彭贝; 高宇; ***; 赵峰; 潘军威
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: CN102912823B

Abstract

本发明公开了一种挖掘机回转节能***。该***能在挖掘机回转启动时，根据回转马达的需求提供相应的流量，减小***溢流损失。具体是在过载缓冲阀和油箱之间设置一个流量控制阀。在回转启动加速过程中，流量控制阀工作在节流模式，通过流量控制阀进油口压力计算出流经流量控制阀的流量，也就是***溢流流量，根据***溢流流量调节液压泵排量：溢流流量增加时，减小液压泵排量，使泵输出流量大部分被回转马达吸收，减少能量损失；溢流流量减少时，增加液压泵排量，以满足回转马达需求，同时使回转马达进口压力一直维持在溢流压力值，增加回转扭矩，保证回转加速性能。在回转减速制动过程中，流量控制阀工作在直通模式，保证回转马达能够正常补油。

Description

一种挖掘机回转节能***

技术领域

本发明涉及工程机械节能技术领域，尤其涉及一种挖掘机回转节能***。

背景技术

回转***在液压挖掘机工作过程中占有十分重要的地位。在挖掘机的每个工作循环中，都要进行两次回转：满斗回转和空斗回转，每次回转至少包括启动加速和减速制动两个过程。由于挖掘机上车车身质量大，惯性大，加速很慢。启动初始阶段，回转马达转速较低，流量需求小，液压泵输出流量远大于回转马达所需流量，多余流量通过过载缓冲阀溢流，产生大量能量损失。这部分能量损失不仅会增加燃油消耗，而且会使液压***发热，影响***使用寿命。

传统的方法是在液压***中增加一个蓄能器。回转启动时，回转马达无法吸收的流量进入蓄能器；当需要大流量时，蓄能器再将这部分流量释放，从而减小***能量损失。但是这样需要改变液压***机构，使***变的更复杂，而且会增加整机成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种挖掘机回转节能***，它能在挖掘机回转启动时，根据回转马达的需求提供相应的流量，减小***溢流损失。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种挖掘机回转节能***，它包括变量液压泵、先导液压泵、多路阀、回转马达、先导油路控制手柄、控制器，此外，还包括溢流阀、梭阀、流量控制阀、第一过载缓冲阀、第一单向阀、第二单向阀、第二过载缓冲阀、压力传感器、电磁比例减压阀、油箱，变量液压泵的出油口与多路阀的进油口及溢流阀的进油口相连，溢流阀的出油口与油箱相连；多路阀的回油口与油箱相连；多路阀的两个先导油口分别与先导油路控制手柄的两个先导出油口相连；多路阀的第一出油口分别与第二过载缓冲阀的进油口、第二单向阀的出油口、回转马达的第一油口相连，多路阀的第二出油口分别与第一过载缓冲阀的进油口、第一单向阀的出油口、回转马达的第二油口相连；梭阀的两个进油口分别与先导操作手柄两个先导出油口相连；梭阀的出油口与流量控制阀的先导油口相连；流量控制阀的进油口与第一过载缓冲阀的出油口、第二过载缓冲阀的出油口、第一单向阀的进油口、第二单向阀的进油口相连，流量控制阀的出油口与油箱相连；压力传感器的两端分别连接流量控制阀的进油口和控制器；控制器的输出信号线与电磁比例减压阀的电磁铁相连；电磁比例减压阀的出油口与变量液压泵的斜盘调节机构相连，电磁比例减压阀的进油口与先导液压泵的出油口相连；变量液压泵和先导液压泵的吸油口均与油箱相连。

进一步地，所述流量控制阀设置在第一过载缓冲阀、第二过载缓冲阀与油箱之间，在回转启动加速时，流量控制阀工作在节流模式；在回转减速制动或不回转时，流量控制阀工作在直通模式。

回转马达不能完全吸收液压泵输出流量时，过载缓冲阀溢流，溢流流量等于液压泵输出流量与回转马达吸收流量之差。在过载缓冲阀与油箱之间设置一个节流孔，测量节流孔进油口压力，再根据压力-流量方程计算出流经节流孔的流量，这个流量就是***的溢流流量。控制溢流流量为一个较小的值，可以减小溢流损失，同时保证回转加速性能。

具体控制方法为：在回转加速过程中，流量控制阀工作于节流模式，将***溢流流量转化为压力，根据这一压力调节液压泵排量，使溢流流量为一较小的设定值。通过压力-流量方程计算出此设定溢流流量在流量控制阀进油口产生的压力，将其设为标准压力。当测得流量控制阀进油口压力大于标准压力时，减小液压泵排量，使液压泵输出流量大部分被回转马达吸收；当测得流量控制阀进油口压力小于标准压力时，增加液压泵排量，以满足回转马达需求，同时使回转马达进口压力一直维持在溢流压力值，增加回转扭矩。这样一方面减少了溢流损失，另一方面保证了回转加速性能。

在回转减速制动过程中，流量控制阀工作在直通模式，保证回转马达能够正常补油。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、不改变挖掘机液压***原有结构，仅在过载缓冲阀回油通路上增加一个流量控制阀和一个梭阀。

2、根据马达的需求提供流量，减少***溢流损失。

3、在回转制动或不回转时，流量控制阀工作在直通模式，不对***回油或补油造成影响，保证了原有的工作性能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在回转启动加速时的工作状态图；

图中：变量液压泵1、先导液压泵2、溢流阀3、多路阀4、梭阀5、先导油路控制手柄6、流量控制阀7、第一过载缓冲阀8、第一单向阀9、回转马达10、第二单向阀11、第二过载缓冲阀12、压力传感器13、控制器14、电磁比例减压阀15、油箱16。

具体实施方式

如图1所示，本发明挖掘机回转节能***包括变量液压泵1、先导液压泵2、溢流阀3、多路阀4、梭阀5、先导油路控制手柄6、流量控制阀7、第一过载缓冲阀8、第一单向阀9、回转马达10、第二单向阀11、第二过载缓冲阀12、压力传感器13、控制器14、电磁比例减压阀15和油箱16。变量液压泵1的出油口与多路阀4的进油口P及溢流阀3的进油口相连；溢流阀3的出油口与油箱16相连，用于限定***的最高压力。多路阀4的回油口T与油箱16相连；多路阀4的第一先导油口a与先导油路控制手柄6的第一先导出油口c相连，多路阀4的第二先导油口b与先导油路控制手柄6的第二先导出油口d相连，当先导操作手柄6动作时，多路阀4在先导压力作用下移动，使变量液压泵1至回转马达10的油路接通或断开；多路阀4的第一出油口A分别与第二过载缓冲阀12的进油口、第二单向阀11的出油口、回转马达10的第一油口相连，多路阀4的第二出油口B分别与第一过载缓冲阀8的进油口、第一单向阀9的出油口、回转马达10的第二油口相连。梭阀5的第一进油口与先导操作手柄6的第一先导出油口c相连，梭阀5的第二进油口与先导操作手柄6的第二先导出油口d相连；梭阀5的出油口与流量控制阀7的先导油口相连；一旦先导操作手柄6有动作，梭阀5将输出对应的压力，使得流量控制阀7向左移动。流量控制阀7的进油口与第一过载缓冲阀8的出油口、第二过载缓冲阀12的出油口、第一单向阀9的进油口、第二单向阀11的进油口相连。第一过载缓冲阀8、第二过载缓冲12的作用是吸收压力脉冲，同时限定回转马达10最高压力，以保护马达；其设定的最高压力低于溢流阀3设定的压力。第一单向阀9、第二单向阀11的作用是在减速制动过程中，回转马达10吸空时对回转马达10进行补油。流量控制阀7的出油口与油箱16相连。压力传感器13的两端分别连接流量控制阀7的进油口和控制器14。其中，控制器14可选用ARM单片机。控制器14的输出信号线与电磁比例减压阀15的电磁铁相连，电磁比例减压阀15的出油口与变量液压泵1的斜盘调节机构相连，通过改变控制器14的输出信号（电压或电流），可以改变电磁比例减压阀15的出口压力，进而改变变量液压泵1的排量。电磁比例减压阀15的进油口与先导液压泵2的出油口相连，由先导液压泵2供油。变量液压泵1和先导液压泵2的吸油口均与油箱16相连。

下面针对流量控制阀7的两种工作状态说明本***的工作原理：

1、流量控制阀7处于直通模式，如图1所示。此时，先导操作手柄6处于中位，回转马达10减速制动或不工作。流量控制阀7右端先导压力为零，流量控制阀7在左端弹簧作用下向右移动，工作在直通模式。由于直通模式不对***回油或补油造成影响，此时***状态与未加流量控制阀时一致，保证了原有的工作性能。

2、流量控制阀7工作于节流模式，如图2所示。此时，先导操作手柄6开始动作。不管先导操作手柄6朝哪一方向动作，梭阀5都能将先导压力提取出来，加载到流量控制阀7的先导油口。例如先导操作手柄6朝左边动作，则c口对应油路有压力，而d口对应油路压力仍为零，梭阀5左边进油口压力大于右边进油口压力，左边进油口打开，c口对应油路压力加载到流量控制阀7先导油口，克服弹簧压力，使流量控制阀7向左移动，流量控制阀工作在节流模式。

当有流量通过过载缓冲阀溢流回油箱时，由于节流作用，流量控制阀7进出油口产生压差，由于回油背压很小，可将流量控制阀7出油口压力简化为零。这样，获得了流量控制阀7进油口压力，就可以根据压力-流量方程，计算出***溢流流量。根据溢流流量调节变量液压泵1排量，使液压泵输出流量大部分被回转马达吸收，减小***溢流损失。

具体控制方法为：传感器13检测流量控制阀7的进油口压力，传输至控制器14，控制器14将这一实际压力与事先设定的标准压力进行比较，若实际压力大于标准压力，则增加控制器14输出电流，增加电磁比例减压阀15的出口压力，进而减小变量液压泵1的斜盘倾角，减小变量液压泵1的输出流量；若实际压力小于标准压力，则减小控制器14输出电流，减小电磁比例减压阀15的出口压力，进而增大变量液压泵1的斜盘倾角，增加变量液压泵1的输出流量。这里设定控制电流越大，电磁比例减压阀15出口压力越大，变量液压泵1的斜盘倾角越小。标准压力根据***设定的溢流流量换算得到。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种挖掘机回转节能***，它包括变量液压泵（1）、先导液压泵（2）、多路阀（4）、回转马达（10）、先导油路控制手柄（6）、控制器（14），其特征是：还包括溢流阀（3）、梭阀（5）、流量控制阀（7）、第一过载缓冲阀（8）、第一单向阀（9）、第二单向阀（11）、第二过载缓冲阀（12）、压力传感器（13）、电磁比例减压阀（15）和油箱（16）等，变量液压泵（1）的出油口与多路阀（4）的进油口及溢流阀（3）的进油口相连，溢流阀（3）的出油口与油箱（16）相连；多路阀（4）的回油口与油箱（16）相连；多路阀（4）的两个先导油口分别与先导油路控制手柄（6）的两个先导出油口相连；多路阀（4）的第一出油口分别与第二过载缓冲阀（12）的进油口、第二单向阀（11）的出油口、回转马达（10）的第一油口相连，多路阀（4）的第二出油口分别与第一过载缓冲阀（8）的进油口、第一单向阀（9）的出油口、回转马达（10）的第二油口相连；梭阀（5）的两个进油口分别与先导操作手柄（6）两个先导出油口相连；梭阀（5）的出油口与流量控制阀（7）的先导油口相连；流量控制阀（7）的进油口与第一过载缓冲阀（8）的出油口、第二过载缓冲阀（12）的出油口、第一单向阀（9）的进油口、第二单向阀（11）的进油口相连，流量控制阀（7）的出油口与油箱（16）相连；压力传感器（13）的两端分别连接流量控制阀（7）的进油口和控制器（14）；控制器（14）的输出信号线与电磁比例减压阀（15）的电磁铁相连；电磁比例减压阀（15）的出油口与变量液压泵（1）的斜盘调节机构相连，电磁比例减压阀（15）的进油口与先导液压泵（2）的出油口相连；变量液压泵（1）和先导液压泵（2）的吸油口均与油箱（16）相连。

2.根据权利要求书1所述的一种挖掘机回转节能***，其特征在于：流量控制阀（7）设置在第一过载缓冲阀（8）、第二过载缓冲阀（12）与油箱（16）之间，在回转启动加速时，流量控制阀（7）工作在节流模式；在回转减速制动或不回转时，流量控制阀（7）工作在直通模式。