CN105421510A - 一种采用变径平衡液压缸的动臂节能*** - Google Patents

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张树忠
江吉彬
唐一文
练国富
曾寿金
叶建华
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms

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Abstract

本发明公开了一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***，包括变径平衡液压缸、第一原动臂液压缸和第二原动臂液压缸；第一原动臂液压缸的无杆腔与第二原动臂液压缸的无杆腔连通；第一原动臂液压缸的有杆腔与第二原动臂液压缸的有杆腔连通；变径平衡液压缸连接有压力表；变径平衡液压缸包括壳体，壳体内设有弹性隔膜，弹性隔膜下方设有具有倾斜面的推杆，推杆连接有活塞；活塞连接有活塞杆；弹性隔膜上方为蓄能腔；弹性隔膜与活塞之间为第一调节腔；活塞下方为第二调节腔；第一调节腔与第二调节腔连通。本发明能为动臂提供稳定附加力，实现所回收能量的高效再利用。

Description

一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***
技术领域
本发明属于机械领域，尤其涉及一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***。
背景技术
液压挖掘机在工作过程中，动臂上下摆动比较频繁，液压挖掘机工作装置重量重、惯性大，为防止动臂液压缸上腔因动臂下降过快而产生吸空，一般通过主阀节流来调速，但减速制动时工作装置大量的位能绝大部分在主阀节流口转化为热能，不仅造成了能量浪费，还会导致***温度上升和液压元器件寿命的降低。
部分液压挖掘机设置蓄能装置来解决上述问题，但其蓄能液压缸所提供的平衡力均会较大幅度变化，而挖掘机动臂下放所回馈的力和上升所需要的力相对稳定，***能量回收效率和***平稳性均有待进一步改进：动臂下降时，随着蓄能器充液压力逐渐增大，蓄能液压缸的平衡力从小过渡到大。在初始充液时蓄能器的压力较小，相当部分势能通过节流转化为热能；动臂上升时，蓄能器放液压力逐渐减小，蓄能液压缸所提供的辅助力较大幅度减小，原动臂液压缸的力相应增大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***。本发明在动臂下降过程中所提供的平衡力基本不变，当动臂下降时，蓄能腔中的压力以小增量稳定的升高，而变径平衡液压缸的面积则由大到小，保证变径平衡液压缸输出力基本稳定，充分吸收动臂所回馈的能量，提高能量回收效率和***平稳性；当动臂上升时，在蓄能腔放液压力逐渐减小，而变径平衡液压缸的面积则由小到大变径平衡液压缸活塞伸出，为动臂提供稳定附加力，实现所回收能量的高效再利用。
为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：
一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***，包括变径平衡液压缸、第一原动臂液压缸和第二原动臂液压缸；第一原动臂液压缸的无杆腔与第二原动臂液压缸的无杆腔连通；第一原动臂液压缸的有杆腔与第二原动臂液压缸的有杆腔连通；变径平衡液压缸连接有压力表；变径平衡液压缸包括壳体，壳体内设有弹性隔膜，弹性隔膜下方设有具有倾斜面的推杆，推杆连接有活塞；活塞连接有活塞杆；弹性隔膜上方为蓄能腔；弹性隔膜与活塞之间为第一调节腔；活塞下方为第二调节腔；第一调节腔与第二调节腔连通。
进一步的改进，所述第一调节腔和第二调节腔均与低压油箱连通。
进一步的改进，所述推杆通过连杆连接活塞。
进一步的改进，所述推杆为半球形。
本发明在动臂下降过程中所提供的平衡力基本不变，此时蓄能腔中的压力以小增量稳定的升高，而变径平衡液压缸的有效压力面积则由大到小，保证变径平衡液压缸输出力基本稳定，充分吸收势能所回馈的能量，提高能量回收效率和***平稳性；当动臂上升时，在蓄能腔放液压力逐渐减小，而变径平衡液压缸伸出，面积则由小到大，为动臂提供稳定附加力，实现所回收能量的高效再利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为变径平衡液压缸的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示的一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***，包括变径平衡液压缸3、第一原动臂液压缸1和第二原动臂液压缸4；第一原动臂液压缸1的无杆腔与第二原动臂液压缸4的无杆腔连通；第一原动臂液压缸1的有杆腔与第二原动臂液压缸4的有杆腔连通；变径平衡液压缸3连接有压力表2；变径平衡液压缸3包括壳体31，壳体31内设有弹性隔膜32，弹性隔膜32下方设有具有倾斜面的推杆34，推杆34连接有活塞33；活塞33连接有活塞杆；弹性隔膜32上方为蓄能腔38；弹性隔膜32与活塞33之间为第一调节腔37；活塞33下方为第二调节腔36；第一调节腔37与第二调节腔36连通。
变径平衡液压缸3的一端(活塞杆)铰接在在挖掘机动臂的销轴上，另一端铰接在挖掘机转台的销轴上。
第一调节腔37和第二调节腔36均与低压油箱连通。推杆34通过连杆35连接活塞33。推杆34为半球形，也可为倒置的圆锥形或其它具有斜面的形状。
本发明的原理是活塞33受到压力，带动推杆34上移，压缩弹性隔膜32，使弹性隔膜32上方的蓄能腔38的压强增大，进行蓄能。推杆34压缩弹性隔膜32的同时被弹性隔膜32逐渐包裹，弹性隔膜32与推杆34侧壁的接触面给予推杆34斜向上的力，以抵消部分弹性隔膜32对推杆34上表面的压力。随着推杆34逐步压缩弹性隔膜32，陷入弹性隔膜32越深，给予推杆34斜向上的力越大，即随着压强的增大，弹性隔膜32对推杆34的有效压力面积逐渐变小，实现变径。从而维持对活塞33推力的稳定性。第一调节腔37受压时，体积减小，使内部的液压油(或其它液体或气体等)流通往第二调节腔36或低压油箱，使得弹性隔膜32可进行形变。
本动臂节能***实现节能的具体工作原理如下：
(1)下放
动臂下放时。变径平衡液压缸3的活塞收缩，将重力势能转化为压力能储存到蓄能腔38中，实现能量的高效回收和保证***的平稳性。
(2)上升
动臂上升时，蓄能腔38释放压力能，为动臂的上升提供稳定辅助力，实现所回收能量的高效再利用。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种采用变径平衡液压缸的动臂节能***，其特征在于，包括变径平衡液压缸(3)、第一原动臂液压缸(1)和第二原动臂液压缸(4)；第一原动臂液压缸(1)的无杆腔与第二原动臂液压缸(4)的无杆腔连通；第一原动臂液压缸(1)的有杆腔与第二原动臂液压缸(4)的有杆腔连通；变径平衡液压缸(3)连接有压力表(2)；变径平衡液压缸(3)包括壳体(31)，壳体(31)内设有弹性隔膜(32)，弹性隔膜(32)下方设有具有倾斜面的推杆(34)，推杆(34)连接有活塞(33)；活塞(33)连接有活塞杆；弹性隔膜(32)上方为蓄能腔(38)；弹性隔膜(32)与活塞(33)之间为第一调节腔(37)；活塞(33)下方为第二调节腔(36)；第一调节腔(37)与第二调节腔(36)连通。
2.如权利要求1所述的采用变径平衡液压缸的动臂节能***，其特征在于，所述第一调节腔(37)和第二调节腔(36)均与低压油箱连通。
3.如权利要求1所述的采用变径平衡液压缸的动臂节能***，其特征在于，所述推杆(34)通过连杆(35)连接活塞(33)。
4.如权利要求1所述的采用变径平衡液压缸的动臂节能***，其特征在于，所述推杆(34)为半球形。
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