CN113950555A - 液压机械 - Google Patents

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Abstract

一种液压机械，包括：动力源(11)；辅助马达，该辅助马达包括入口(21a)和出口(21b)并且对动力源(11)的扭矩进行辅助；储箱(51)；收集管线(29)，该收集管线连接到入口(21a)并允许流体流动到所述入口；第一返回管线(48)，该第一返回管线连接到储箱(51)并允许流体流动到储箱(51)；自吸管线(25)，该自吸管线将第一返回管线(48)连接到入口(21a)并允许流体从第一返回管线(28)流动到入口(21a)；以及抗气蚀管线(55)，该抗气蚀管线将出口(21b)连接到自吸管线(25)并允许流体从出口(21b)流动到自吸管线(25)。

Description

液压机械
技术领域
本公开总体上涉及一种包括能量回收回路的液压机械，并且更具体地，涉及一种能够防止在能量回收回路中出现气穴现象(cavitation)的液压机械。
背景技术
各种利用液压压力操作的液压机械在本领域中是已知的。这种液压机械的示例包括建筑机械，例如挖掘机。一些液压机械可以通过将从动臂致动器排放的高压流体引向能量回收液压回路而不是引到储箱来回收液压能量，以便提高能量效率。这种能量回收液压回路可以包括液压马达(即，辅助马达)，该液压马达连接到动力源(例如，发动机的驱动轴(即，主轴))并用于回收包含在从动臂致动器排放的高压流体中的能量，以便为动力源提供扭矩辅助。
然而，在这种液压机械中，当回收功能被关闭或当即使回收功能开启但尚未执行动臂下降操作时，在某些情况下可能没有要回收的能量。在这种情况下，连接到发动机的驱动轴的辅助马达由该驱动轴的旋转驱动，而不是为动力源提供扭矩辅助。此时，当供应到辅助马达的流体的流速不足时，可能出现气穴现象，从而不仅损坏所述辅助马达而且损坏整个液压机械。
发明内容
技术问题
因此，已经考虑到现有技术中出现的上述问题做出了本公开，并且本公开旨在防止在能量回收回路中出现气穴现象。
此外，本公开旨在获得高的能量回收效率。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，液压机械可以包括：动力源；辅助马达，该辅助马达包括入口和出口并被构造成向动力源提供扭矩辅助；储箱；回收管线，该回收管线连接到所述入口以允许流体流动到入口；第一返回管线，该第一返回管线连接到储箱以允许流体流动到储箱；自吸管线，该自吸管线将第一返回管线和所述入口连接并被构造成允许流体从第一返回管线流动到所述入口；以及抗气蚀管线(anti-cavitationline)，该抗气蚀管线将所述出口和自吸管线连接并被构造成允许流体从所述出口流动到自吸管线。
在一些实施例中，所述液压机械还可以包括第二返回管线，该第二返回管线将所述出口和储箱连接，以允许流体从所述出口流动到储箱。
在一些实施例中，所述液压机械还可以包括排放阀，该排放阀设置在第二返回管线上，以允许流体从所述出口经由第二返回管线流动到储箱或阻止流体从所述出口经由第二返回管线流动到储箱。
有益效果
根据实施例，本公开可以获得上述目的。
附图说明
图1是示出了根据一些实施例的液压机械的外观的示意图；
图2是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图；
图3是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图；并且
图4是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来详细描述本公开的实施例。
图1是示出了根据一些实施例的液压机械的外观的示意图。
液压机械可以通过利用液压压力致动作业装置300来执行作业。在一些实施例中，该液压机械可以是建筑机械。
在一些实施例中，该液压机械可以是如图1所示的挖掘机。该液压机械可以包括上部结构100、下部结构200和作业装置300。
下部结构200包括允许该液压机械行进的行进致动器。该行进致动器可以是液压马达。
上部结构100可以包括泵、工作流体储箱、动力源、控制阀等。此外，上部结构100可以包括回转致动器，该回转致动器允许上部结构100相对于下部结构200旋转。该回转致动器可以是液压马达。
作业装置300允许挖掘机工作。作业装置300可以包括动臂111、斗杆121和铲斗131、以及分别致动所述动臂111、斗杆121和铲斗131的动臂致动器113、斗杆致动器123和铲斗致动器133。动臂致动器113、斗杆致动器123和铲斗致动器133可以分别是液压缸。
图2是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图。
在一些实施例中，该液压机械可以包括动力源11、主泵17、储箱51、动臂致动器313、能量回收回路以及控制器30。
在一些实施例中，动力源11可以是发动机。动力源11可以通过经由主轴13将动力输送到主泵17来驱动主泵17。主泵17可以对流体加压并将加压流体引向动臂致动器313。动臂致动器313可以从主泵17接收该加压流体并使流体返回到储箱51。动臂致动器313可以通过将从主泵17接收的加压流体的力提供给动臂来操作该动臂。
在一些实施例中，动臂致动器313可以是液压缸，并且可以包括大腔室313a和小腔室313b。因为与动臂连接的活塞杆延伸穿过小腔室313b，由于活塞杆所占据的面积，所以小腔室313b内的压力作用于活塞上的有效面积小于大腔室313a内的压力作用于活塞上的有效面积。还参考图1，在动臂向下移动的动臂下降操作中，活塞杆也向下移动。因此，流体进入小腔室313b，而从大腔室313a排出流体。
在一些实施例中，该液压机械可以包括控制阀42，该控制阀42将主泵17、储箱51和动臂致动器313连接以控制流体在它们之间流动的方向。在一些实施例中，控制阀42可以位于中性位置、第一非中性位置或第二非中性位置。当处于中性位置时，控制阀42可以防止流体与动臂致动器313连通，并且使已从主泵17流出的流体经由中央旁通路径返回到储箱51。当控制阀42处于第一非中性位置时(在图2中向右移动之后)，控制阀42可以防止已从主泵17流出的流体经由中央旁通路径返回，可以将已从主泵17流出的流体引导至小腔室313b，并将已从大腔室313a流出的流体引导至储箱51，从而使动臂降低。当控制阀42处于第二非中性位置时(在图2中向左移动之后)，控制阀42可以防止已从主泵17流出的流体经由中央旁通路径返回到储箱51，可以将已从主泵17流出的流体引导至大腔室313a，并将已从小腔室313b流出的流体引导至储箱51，从而使动臂升高。在一些实施例中，该液压机械可以包括：第一管线38，该第一管线38将大腔室313a和控制阀42连接；以及第二管线40，该第二管线40将小腔室313b和控制阀42连接。
在一些实施例中，该液压机械可以包括第一操作者输入装置43以移动控制阀42。操作者可以通过移动第一操作者输入装置43来输入他/她升高或降低动臂的愿望。
在一些实施例中，第一操作者输入装置43可以生成指示操作者的愿望的电信号并将该电信号传输到控制器30。在一些实施例中，该液压机械可以包括先导泵45和电子比例减压阀47。在从第一操作者输入装置43接收到电信号之后，控制器30可以响应地操作电子比例减压阀47。电子比例减压阀47可以通过将已从先导泵45流出的先导流体引导至控制阀42来操作控制阀42。
在一些替代实施例中，该液压机械可以包括通用减压阀(未示出)来代替上述电子比例减压阀47。在这些实施例中，第一操作者输入装置43可以连接到该减压阀，使得操作者可以通过第一操作者输入装置43直接操纵该减压阀。此外，先导泵45可以连接到该减压阀，并且该减压阀可以将由操作者通过第一操作者输入装置43输入的表明操作者的愿望的液压信号传输到控制阀42。在一些实施例中，该液压机械可以包括传感器，该传感器被配置成测量传输到控制阀42的液压信号的压力，并将与该液压信号相对应的电信号提供给控制器30。因此，尽管控制器30不直接连接到第一操作者输入装置43，但控制器30可以确定由操作者输入的操作者的愿望，即，是输入了降低动臂的愿望还是输入了升高动臂的愿望。
在一些实施例中，该液压机械可以包括第一返回管线48，该第一返回管线48连接到储箱51并允许流体流动到储箱51。从主泵17经由中央旁通路径返回到储箱51的流体和从动臂致动器313返回到储箱51的流体可以在第一返回管线48中汇合。在一些实施例中，该液压机械可以包括止回阀49，该止回阀49设置在第一回流管线48上，在其与自吸管线25连接的接头和储箱51之间。止回阀49阻止流体从储箱51经由第一返回管线48流回到该接头。
能量回收回路可以回收在动臂下降操作期间包含在从大腔室排放的高压流体中的能量。
在一些实施例中，该液压机械可以包括第二操作者输入装置41。第二操作者输入装置41可以接收由操作者输入的用于开启或关闭能量回收功能的请求，并将对应的信息作为电信号传输到控制器30。
在一些实施例中，该能量回收回路可以包括回收管线29、辅助马达21、自吸管线25以及抗气蚀管线55。
在一些实施例中，辅助马达21可以是液压马达。该辅助马达可以包括入口21a和出口21b，流体通过该入口21a进入，并且流体通过该出口21b离开。该辅助马达可以用作对动力源11进行辅助的辅助动力源。
回收管线29可以连接到动臂致动器313的大腔室313a并且连接到该辅助马达的入口21a，以允许流体从大腔室313a流动到该入口。在一些实施例中，回收管线29可以连接到将大腔室313a和控制阀42连接的第一管线38。
在一些实施例中，如上文提到的，该液压机械可以包括第二操作者输入装置41。操作者可以向第二操作者输入装置41输入开启或关闭该回收功能的请求。第二操作者输入装置41连接到控制器30，以将操作者的请求作为电信号传输到控制器30。当输入了开启回收功能的请求时，控制器30接通该能量回收回路。当输入了关闭回收功能的请求时，控制器30断开该能量回收回路。可以通过控制器30操作稍后描述的第一阀37和第二阀27来执行该能量回收回路的接通或断开。
在一些实施例中，该液压机械可以包括动力传动装置，该动力传动装置将动力源11、辅助马达和主泵17连接以在它们之间传输动力。在一些实施例中，该动力传动装置可以包括主轴13、辅助轴19和动力传动部15。主轴13可以将动力源11和主泵17连接以将动力从动力源11传输到主泵17。辅助轴19可以连接到辅助马达。动力传动部15可以将主轴13和辅助轴19连接以将动力从辅助轴19传输到主轴13或从主轴13传输到辅助轴19。在一些实施例中，动力传动部15可以包括如图2所示的齿轮系。然而，本公开不限于此，而是可以包括各种其他实施例。
当进入回收管线29的高压流体的流量足够时，由辅助马达回收能量。依次通过所述辅助轴19、动力传动部15和主轴13来提供用于动力源11的所回收的能量。
然而，当通过第二操作者输入装置41关闭回收功能时，或者当由于没有动臂下降操作请求通过第一操作者输入装置43被输入而动臂尚未降低时，即使通过第二操作者输入装置41开启了回收功能，进入回收管线29的高压流体的流量也可能不足。因此，该辅助马达可能无法回收能量。此时，该辅助马达不为动力源11提供动力来辅助该动力源11，而是可以随着主轴13的旋转而被驱动，这是因为该辅助马达通过辅助轴19和动力传动部15连接到主轴13。
在一些实施例中，自吸管线25可以将第一返回管线48和入口21a连接，以允许流体从第一返回管线48流动到入口21a。在一些这样的实施例中，自吸管线25可以将第一返回管线48和回收管线29连接。止回阀23可以设置在自吸管线25上，在其与抗气蚀管线55连接的接头和入口21a之间，以阻止流体从入口21a经由自吸管线25流回到该接头。
当该辅助马达随着主轴13的旋转而被驱动时，在自吸管线25中的流体的流量不足时，可能出现气穴现象。因此，为了防止这种气穴现象，该液压机械可以包括将出口21b和自吸管线25连接的抗气蚀管线。该抗气蚀管线可以允许流体从出口21b流动到自吸管线25，从而防止气穴现象。
在一些实施例中，第一阀37设置在回收管线29上。在一些实施例中，该液压机械可以包括蓄能器33，该蓄能器33在第一阀37与入口21a之间连接到回收管线29。在一些实施例中，该液压机械可以包括第二阀27，该第二阀27设置在回收管线29上，在其与蓄能器33连接的部分与入口21a之间。在一些实施例中，当开启回收功能的请求输入被到第二操作者输入装置41并且动臂下降操作请求被输入到第一操作者输入装置43时，控制器30可以操作第一阀37和第二阀27以允许流体经由回收管线29流动。
上文未描述的附图标记35表示止回阀。
图3是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图。
在一些实施例中，该液压机械可以包括排放阀26，该排放阀26设置在自吸管线25上，在其与抗气蚀管线55连接的接头和第一返回管线48之间。排放阀26可以允许流体从该接头流动到第一返回管线48或阻止流体从该接头流动到第一返回管线48。
在一些实施例中，当回收管线29中的流体的压力低于预定值时，可以阻止流体从该接头经由自吸管线25流动到第一返回管线48。当回收管线29中的流体的压力低于预定值时，由于经由回收管线29进入辅助马达21的流体的流量不足，可能出现气穴现象。因此，控制器30阻止抗气蚀管线55中的流体经由自吸管线25和第一返回管线48排放到储箱51。
在一些实施例中，当回收管线29中的流体的压力等于或高于预定值时，排放阀26可以允许流体经由自吸管线25从该接头流动到第一返回管线48。当回收管线29中的流体的压力等于或高于预定值时，由于经由回收管线29进入辅助马达21的流体的流量足够大，所以可能不存在气穴现象的风险。因此，为了获得高的回收效率，排放阀26允许抗气蚀管线55中的流体经由自吸管线25和第一返回管线48排放到储箱51，从而降低通过出口21b离开的流体的压力。。
在一些实施例中，该能量回收回路可以包括传感器31，该传感器31测量回收管线29内部的压力。在一些实施例中，传感器31可以在第一阀37与第二阀27之间连接到回收管线29。传感器31可以将与该压力的大小相对应的电信号传输到控制器30。
图4是示出了根据一些实施例的液压机械的回路图。
在一些实施例中，该液压机械可以包括第二返回管线53，该第二返回管线53将出口21b和储箱51连接。第二返回管线53可以允许流体从出口21b流动到储箱51。
在一些实施例中，该液压机械可以包括排放阀54，该排放阀54设置在第二返回管线53上。排放阀54可以允许流体从出口21b经由第二返回管线53流动到储箱51或阻止流体从出口21b经由第二返回管线53流动到储箱51。
通常在第一返回管线48中施加约5巴的背压，从而降低了回收效率。因此，当回收管线29中的流体的压力等于或高于预定值时，由于经由回收管线29进入辅助马达的流体的流量足够大，所以可能不存在气穴现象的风险。因此，为了获得高的回收效率，排放阀54可以允许流体从出口21b经由第二返回管线53流动到储箱51。
相比之下，当回收管线29中的流体的压力低于预定值时，由于经由回收管线29进入辅助马达的流体的流量不足，可能出现气穴现象。因此，控制器30可以控制排放阀54以阻止流体从出口21b经由第二返回管线53流动到储箱51。

Claims (12)

1.一种液压机械，包括：
动力源；
辅助马达，所述辅助马达包括入口和出口，并且被构造成向所述动力源提供扭矩辅助；
储箱；
回收管线，所述回收管线连接到所述入口以允许流体流动到所述入口；
第一返回管线，所述第一返回管线连接到所述储箱以允许流体流动到所述储箱；
自吸管线，所述自吸管线将所述第一返回管线和所述入口连接，并且被构造成允许流体从所述第一返回管线流动到所述入口；以及
抗气蚀管线，所述抗气蚀管线将所述出口和所述自吸管线连接，并且被构造成允许流体从所述出口流动到所述自吸管线。
2.根据权利要求1所述的液压机械，还包括止回阀，所述止回阀设置在所述自吸管线上，在与所述抗气蚀管线连接的接头和所述入口之间，
其中，所述止回阀阻止流体从所述入口经由所述自吸管线流动到所述接头。
3.根据权利要求1所述的液压机械，还包括排放阀，所述排放阀设置在所述自吸管线上，在与所述抗气蚀管线连接的接头和所述第一返回管线之间，以允许流体从所述接头流动到所述第一返回管线或阻止流体从所述接头流动到所述第一返回管线。
4.根据权利要求3所述的液压机械，其中，当所述回收管线中的流体的压力等于或高于预定值时，所述排放阀允许流体从所述接头经由所述自吸管线流动到所述第一返回管线，而当所述回收管线中的流体的压力低于所述预定值时，所述排放阀阻止流体从所述接头经由所述自吸管线流动到所述第一返回管线。
5.根据权利要求1所述的液压机械，还包括第二返回管线，所述第二返回管线将所述出口和所述储箱连接，以允许流体从所述出口流动到所述储箱。
6.根据权利要求5所述的液压机械，还包括排放阀，所述排放阀设置在所述第二返回管线上，以允许流体从所述出口经由所述第二返回管线流动到所述储箱，或阻止流体从所述出口经由所述第二返回管线流动到所述储箱。
7.根据权利要求6所述的液压机械，其中，当所述回收管线中的流体的压力等于或高于预定值时，所述排放阀允许流体从所述出口经由所述第二返回管线流动到所述储箱，而当所述回收管线中的流体的压力低于所述预定值时，所述排放阀阻止流体从所述出口经由所述第二返回管线流动到所述储箱。
8.根据权利要求1所述的液压机械，还包括致动器，所述致动器包括大腔室和小腔室，
其中，所述回收管线连接到所述大腔室。
9.根据权利要求8所述的液压机械，还包括：
第一阀，所述第一阀设置在所述回收管线上；
蓄能器，所述蓄能器在所述第一阀与所述入口之间连接到所述回收管线；以及
第二阀，所述第二阀设置在所述回收管线上，在所述蓄能器与所述入口之间。
10.根据权利要求1所述的液压机械，还包括止回阀，所述止回阀设置在所述第一返回管线上，在与所述自吸管线连接的接头和所述储箱之间，
其中，所述止回阀阻止流体从所述储箱经由所述第一返回管线流动到所述接头。
11.根据权利要求1所述的液压机械，还包括：
泵，所述泵由所述动力源驱动；以及
动力传动装置，所述动力传动装置将所述动力源、所述辅助马达和所述泵连接，以在所述动力源、所述辅助马达和所述泵之间传输动力。
12.根据权利要求11所述的液压机械，其中，所述动力传动装置包括：
主轴，所述主轴将所述动力源和所述泵连接，以将动力从所述动力源传递到所述泵；
辅助轴，所述辅助轴连接到所述辅助马达；以及
动力传动部，所述动力传动部将所述主轴和所述辅助轴连接，以将动力从所述主轴传递到所述辅助轴或从所述辅助轴传递到所述主轴。
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