CN103790196B - 一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置 - Google Patents

一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置，包括第一单向阀（1）、第一平衡阀（2）、第二平衡阀（3）、第二单向阀（4），溢流阀（5），第一单向阀入口和第一平衡阀出口与动臂多路控制阀出口连接，第一单向阀出口和第一平衡阀入口与第二平衡阀入口和动臂油缸底腔连接，第二平衡阀出口与第二单向阀入口连接，第二单向阀出口与能量存储或利用装置连接，第一平衡阀和第二平衡阀的控制口与动臂下降先导油路连接，第一平衡阀的控制回油口和第二平衡阀的控制回油口与油箱连通，溢流阀设置在第二单向阀与能量存储或利用装置之间。该装置能够实现动臂下降微动作时操控性高，对动臂势能进行回收快速动作时操控性不高，且集成度高、移植性好。

Description

一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机，具体是一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置，属于挖掘机技术领域。
背景技术
挖掘机是使用铲斗挖掘高于或低于承机面的土壤、煤、泥沙或者经过预松后的土壤和岩石等物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械，目前已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。
液压挖掘机工作效率高，适用范围广泛，但其能耗高、排放差的问题在社会发展对节能环保要求越来越高的背景下，越发显出改善的必要。
在液压挖掘机工作过程中，工作装置需要频繁上升和下降，在上升至高位时势能提高，而在下降时，为防止下降速度过快，通常设置节流调速回路，节流调速过程中大量的势能被转化为热能，导致***温度快速升高，降低了液压***的性能，同时还会增大散热功率。
目前针对挖掘机势能回收控制装置的研究，多采用电磁换向阀或比例换向阀来控制动臂动作、同时完成动臂势能的回收，如申请号为201120372836.6、2012年05月30日授权的中国发明专利，该专利公开了利用动臂保持阀前的单向阀实现动臂油缸大腔进、回油管路的自动切换，利用第二双向液控换向阀实现蓄能器对能量收集、释放的自动判断，但是单独采用电磁换向阀控制，无法保证动臂的微操作性，会牺牲动臂的性能；再如申请号为201110048582.7、2011年05月25日公布的的中国发明专利，该专利公开了采用采用比例换向阀控制实现动臂势能回收，但是采用比例换向阀控制，需要比例换向阀开口面积、控制信号、动臂运动性能等匹配，而且针对每一种不同的机型都要进行重新匹配，其通用性和可移植性不好，调试和制造成本较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置，满足动臂下降微动作时操控性高，快速动作时操控性不高、但需对挖掘机动臂势能进行回收的要求，对挖掘机原有元器件改动少，集成度高，可移植性好。
为实现上述目的，本液压挖掘机动臂势能回收控制装置包括第一单向阀、第一平衡阀、第二平衡阀、第二单向阀和溢流阀，所述第一单向阀的入口和第一平衡阀的出口与动臂多路控制阀的出口连接，第一单向阀的出口和第一平衡阀的入口与第二平衡阀的入口和动臂油缸底腔连接，第二平衡阀的出口与第二单向阀的入口连接，第二单向阀的出口与能量存储或利用装置连接，第一平衡阀和第二平衡阀的控制口与动臂下降先导油路连接，第一平衡阀的控制回油口和第二平衡阀的控制回油口与油箱连通，溢流阀设置在第二单向阀与能量存储或利用装置之间。
作为本发明的进一步优选方案，所述的第一单向阀、第二单向阀是具有反向截止功能的逻辑阀。
作为本发明的进一步优选方案，所述第一平衡阀为常开式电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
作为本发明的进一步优选方案，所述第二平衡阀为常闭式电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
与现有技术相比，本发明由于设置了第一平衡阀用作微动作回路，第二平衡阀用作快速动作回路，因此能够区别对待动臂下降的微操作和快速下降操作，在微操作时保证动臂运动性能，在快速下降操作时保证动臂势能的回收；由于本发明的平衡阀控制压力根据动臂下降先导压力调整控制，因此自动化程度高；由于第一平衡阀和第二平衡阀设置了相同的控制压力源，而动作方向相反，因此下降微动作与快速动作实现了自动判断，对动臂性能影响小；由于该装置可连接在原***动臂多路控制阀出口与动臂油缸底腔入口之间，无需改动原***，因此通用性和可移植性好，可降低调试和制造成本。
附图说明
图1是本发明的液压原理图，
图2是本发明的先导手柄推杆位移与输出压力关系曲线图。
图中：1、第一单向阀，2、第一平衡阀，3、第二平衡阀，4、第二单向阀，5、溢流阀，6、动臂多路控制阀，7、动臂油缸，8、油箱，9、能量存储或利用装置，10、动臂下降先导油路，11、供油***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本液压挖掘机动臂势能回收控制装置包括第一单向阀1、第一平衡阀2、第二平衡阀3、第二单向阀4，溢流阀5。
第一单向阀1的入口和第一平衡阀2的出口与动臂多路控制阀6出口连接，第一单向阀1的出口和第一平衡阀2的入口与第二平衡阀3入口和动臂油缸7底腔连接，第二平衡阀3的出口与第二单向阀4的入口连接，第二单向阀4的出口与能量存储或利用装置9连接，第一平衡阀2和第二平衡阀3的控制口与动臂下降先导油路10连接，第一平衡阀2的控制回油口和第二平衡阀3的控制回油口与油箱8连通，溢流阀5设置在第二单向阀4与能量存储或利用装置9之间。
为了能够保证动作逻辑和***的可靠性，作为本发明的进一步优选方案，所述的第一单向阀1、第二单向阀4替换为具有反向截止功能的逻辑阀。
为了能够提高控制的精度和灵活性，作为本发明的进一步优选方案，所述第一平衡阀2为常开式，替换为电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
为了能够提高控制的精度和灵活性，作为本发明的进一步优选方案，所述第二平衡阀3为常闭式，替换为电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
工作状态下，当动臂上升时，供油***11供油，第一平衡阀2为开启状态，第二平衡阀3为关闭状态，动臂多路控制阀6的出口通过第一单向阀1、第一平衡阀2与动臂油缸7底腔连通，高压油推动挖掘机动臂上升；
当动臂下降时，供油***11供油，第一平衡阀2、第二平衡阀3控制压力根据动臂下降先导压力调整，先导控制手柄动作没有达到全行程、动臂下降先导压力在P1之下的状态时，动臂下降为微动作，第一平衡阀2为开启状态，第二平衡阀3为关闭状态，第一平衡阀用作微动作回路，动臂油缸7底腔通过第一平衡阀2与动臂多路控制阀6的出口连通，动臂油缸7底腔压力油通过动臂多路控制阀6的原回路回油箱8，动臂的运动性能受原动臂多路控制阀6阀芯的性能控制，与原***相同；当动臂下降先导控制手柄输出压力大于P1的状态时，动臂下降为快速动作，第一平衡阀2为关闭过程或完全关闭状态，第二平衡阀3为开启过程或完全开启状态，第一平衡阀2与第二平衡阀3同时动作，第二平衡阀用作快速动作回路，动臂油缸7底腔通过第二平衡阀3、第二单向阀4与储能装置或能量利用装置9连接，达到回收势能的作用；回收油液压力受溢流阀5压力限制。
本发明实现了动臂下降微动作性能与原***相同，动臂下降快速动作进行势能回收的功能，由于第一平衡阀和第二平衡阀设置了相同的控制压力源，而动作方向相反，因此下降微动作与快速动作实现了自动判断，对动臂性能影响小。
如图2所示，在动臂下降微操作时，先导手柄输出压力在P1压力之下，在动臂下降快速操作时，先导手柄输出压力在P1与P2之间，P2大于P1；控制口压力在P1之下第一平衡阀2保持开启状态，当控制口压力大于P1时处于关闭过程或完全关闭状态；控制口压力在P1之下第二平衡阀3保持关闭状态，当控制口压力大于P1时处于开启过程或完全开启状态。
本发明能够区别对待了动臂下降的微操作和快速下降操作，在微操作时保证动臂运动性能，在快速下降操作时保证动臂势能的回收；下降微动作与快速动作实现了自动判断，对动臂性能影响小，且自动化程度高、通用性和可移植性好，可以降低调试和制造成本。

Claims (6)

1.一种液压挖掘机动臂势能回收控制装置，包括第一单向阀(1)、第一平衡阀(2)、第二平衡阀(3)、第二单向阀(4)和溢流阀(5)，供油***(11)与动臂多路控制阀(6)的入口连接，动臂油缸(7)的上腔与动臂多路控制阀(6)连接，其特征在于，第一单向阀(1)的入口和第一平衡阀(2)的出口与动臂多路控制阀(6)出口连接，第一单向阀(1)的出口和第一平衡阀(2)的入口与第二平衡阀(3)入口和动臂油缸(7)的底腔连接，第二平衡阀(3)的出口与第二单向阀(4)的入口连接，第二单向阀(4)的出口与能量存储或利用装置(9)连接，第一平衡阀(2)和第二平衡阀(3)的控制口与动臂下降先导油路(10)连接，第一平衡阀(2)的控制回油口和第二平衡阀(3)的控制回油口与油箱(8)连通，溢流阀(5)设置在第二单向阀(4)与能量存储或利用装置(9)之间。
2.根据权利要求1所述的液压挖掘机动臂势能回收控制装置，其特征在于，所述第一平衡阀(2)为常开式电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
3.根据权利要求1所述的液压挖掘机动臂势能回收控制装置，其特征在于，所述第二平衡阀(3)为常闭式电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
4.根据权利要求1所述的液压挖掘机动臂势能回收控制装置，其特征在于，所述的第一单向阀(1)、第二单向阀(4)是具有反向截止功能的逻辑阀。
5.根据权利要求4所述的液压挖掘机动臂势能回收控制装置，其特征在于，所述第一平衡阀(2)为常开式电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
6.根据权利要求4所述的液压挖掘机动臂势能回收控制装置，其特征在于，所述第二平衡阀(3)为常闭式电磁比例换向阀或液控比例换向阀。
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