CN2072546U - 可回收制动能量的液压挖掘机回转*** - Google Patents
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Abstract
一种可回收制动能量的液压挖掘机回转***。
其技术特征是该***设置了回收转台制动能量并使
其再生的节能回路，节能回路由与油马达并联的蓄能
器，卸荷阀及液控单向阀为主组成且可作为一个独立
的装置加在现有回转***中。回转制动时，转台的动
能转化为液压能充入蓄能器进行能量回收。转台起
动时，初期由蓄能器释放所回收的能量单独驱动而油
泵卸荷，当蓄能器的压力下降到低于卸荷阀的调定压
力时，油泵与蓄能器共同驱动。试验证明：该***可
节能30％，且制动平稳。
Description
本实用新型涉及一种可回收制动能量的大惯量油马达***，尤其是可回收制动能量的液压挖掘机回转***。
目前，液压挖掘机的回转***一般是开式油马达***，这种油马达***在工作过程中存在很大的能量损失。其原因之一是：为回转油马达供油的回转油泵的流量是按转台的最高转速确定的，故在转台起动加速的整个过程中，回转油泵的输出流量总是大于回转油马达所需流量，因而产生溢流损失，这部分能量损失可高达***输入能量的一半。尤其在转台起动初期，回转油马达转速很低，需要流量很少，溢流量最多，同时油泵压力最高，故***处于高压大流量溢流状态，能量损失最大。现有回转***产生能量损失的另外一个原因是：在转台制动过程中，转台具有的动能全部经过载阀转化为热能被损失掉，这部分能量损失在理论上等于转台在起动过程中所获得的能量。因此，在液压挖掘机的一个工作循环中损失的能量可达有效利用能量的两倍。为减少液压挖掘机的回转能量损失，西德利勃海尔（LIEBHER）公司研制了液压挖掘机的闭式回转***，但***复杂，成本昂贵，此外，若采用闭式回转***需将液压挖掘机现有整个液压***作根本的改动，这些要求使液压挖掘机的生产厂家及其用户难以接受，从而使其推广应用受到了限制。目前，具有可回收液压挖掘机回转制动能量并使其再生功能的开式回转***在国内外尚无报道。
本实用新型旨在提供一种结构简单，在成本增加不大和不变动液压挖掘机现有液压***其它部分的前提下，由开式回转***改造而成的，可回收转台制动能量并使其再生的节能回转***。同时也为了改善转台的起动与制动性能，增加起制动的平稳性，提高***元件的使用寿命。
本实用新型的任务是通过将液压挖掘机现有开式回转***中的过载阀制动改为蓄能器制动，增加了以蓄能器和卸荷阀为主的制动能量回收与再生回路实现的。蓄能器用于回收回转油马达制动时转台的惯性动能和实现回转油马达的制动。与液动换向阀输油管道相通的卸荷阀的作用是控制回转油泵的工作状态，卸荷阀的控制油口与蓄能器相通且卸荷阀的调定压力低于回转油马达制动后蓄能器中的最高压力，即：卸荷阀的开启与闭合，进而油泵的工作状态是由蓄能器压力控制的。制动转台时，呈泵工况的回转油马达排出的油充入蓄能器进行充液升压制动和能量回收。转台起动时，来自控制油源的控制油将液动换向阀推入工作位置，同时蓄能器与回转油马达之间的液控单向阀打开，蓄能器释放所回收的制动能量驱动回转油马达。在蓄能器压力高于卸荷阀调定压力时，卸荷阀开启，回转油泵卸荷，回转油马达由蓄能器单独驱动。只有当蓄能器压力下降到等于或低于卸荷阀的调定压力时，卸荷阀关闭，油泵才开始向***输入能量。
本实用新型的优点在于该***可以回收液压挖掘机转台的制动能量并加以利用，节能效果可达30％。液压挖掘机现有回转***在转台起动初期输入功率最大且能量损失最多，而本实用新型提供的回转***恰恰在起动初期由蓄能器单独驱动，不仅无能量损失存在，而且***输入能量近似为零。同时，转台的起、制动平稳，有利于***元件寿命的提高。该***构成简单，成本仅为闭式回转***的1／8左右，具有良好的实用性，易于为液压挖掘机生产厂家和用户所接受，有很大的生产意义及广泛的推广前景。
附图是合乎本实用新型主题的的实施例。
下面参照附图对本实用新型所提供的可回收制动能量的液压挖掘机回转***做详细说明：
如附图，该***利用回转油马达（14）驱动转台（36），回转油马达（14）的转动方向由液动换向阀（3）控制，***主油路的压力油由回转油泵（1）提供，***的动力来自原动机（31）。***的节能功能在于双点划线（35）所含元件构成了该回转***的制动能量回收与再生回路。制动能量回收与再生回路的构成及其***中各元件的连接关系为：蓄能器（4）与回转油马达（14）相并联，且回转油马达（14）的输油管道（15）与蓄能器（4）之间串联有液控单向阀（5）。液控单向阀（5）的控制油路（19）与液动换向阀（3）的控制油路（21）并联，控制油路（21）与先导阀（25）的输油管道（23）相通。回转油马达的输油管道（16）与蓄能器（4）之间串联有液控单向阀（6），液控单向阀（6）的控制油路（20）与液动换向阀（3）的控制油路（22）相并联，控制油路（22）与先导阀（25）的输油管道（24）相通。液控单向阀（7）串联在回转油马达（14）的输油管道（15）与液动换向阀（3）的输油管道（28）之间且其控制油路（27）与液动换向阀（3）的输油管道（29）相通。液控单向阀（8）串联在回转油马达的输油管道（16）与液动换向阀（3）的输油管道（29）之间且其控制油路（26）与液动换向阀（3）的输油管道（28）相通。卸荷阀（10）与液动换向阀（3）的输油管道（28）并联，卸荷阀（10）的控制油口经管道（33）与蓄能器（4）相通。卸荷阀（11）与液动换向阀（3）的输油管道（29）并联，卸荷阀（11）的控制油口经管道（34）与蓄能器（4）相通。卸荷阀（10）、（11）的调定压力均低于回转油马达（14）制动后蓄能器（4）中的最高压力，因此卸荷阀（10）、（11）的开启与关闭由蓄能器（4）的压力控制，即：只要蓄能器（4）的压力高于卸荷阀（10）或（11）的压力，卸荷阀（10）或（11）便处于开启状态，回转油泵（1）便处于卸荷状态。
该回转***的工作过程如下：
1.转台（36）的第一次回转，在此之前，回转油马达（14）未经制动过程，蓄能器（4）尚未回收制动能量。当操作者将先导阀（25）扳到左位（39）后，控制油源（38）的控制油经先导阀（25）的输油管道（23）及液动换向阀（3）的控制油路（21）使液动换向阀（3）处于左位（17），回转油泵（1）排出的油经液动换向阀（3）的输油管道（28）及液控单向阀（7）后，一部分经输油管道（15）进入回转油马达（14），超出回转油马达（14）需要的多余部分经液控单向阀（5）进入蓄能器（4）贮存起来。随转台（36）加速，进入回转油马达（14）的流量增加。当进入回转油马达（14）的流量与回转油泵（1）的流量相等时，输油管道（15）中的压力下降，同时，蓄能器（4）排放所贮存的油液经液控单向阀（5）及输油管道（15）进入回转油马达（14）。转台（36）的起动结束时，蓄能器（4）中的油基本排空，为回收转台（36）的制动能量做好准备。需转台制动时，可将先导阀（25）扳回中位，同时液动换向阀（3）回中位，液控单向阀（7）、（8）将回转油马达（14）的进、回油路切断，回转油马达（14）在转台（36）的惯性力作用下继续回转呈泵的工况，其排出的油经输油管道（16）及液控单向阀（6）进入蓄能器（4）进行制动能量回收，同时，蓄能器（4）及输油管道（16）中的压力升高形成制动力矩。
2.典型回转过程：只要回转油马达（14）经过了一次制动，蓄能器（4）便因回收了制动能量而充入了压力油，此后进行的回转称为典型回转。典型回转的起动过程分两个阶段：起动初期为蓄能器（4）单独驱动，回转油泵（1）卸荷阶段。当把先导阀（25）扳到右位（37）时，控制油源（38）的控制油经先导阀（25）及油路（24）进入液动换向阀（3）的控制油路（22），使液动换向阀（3）处于右位（18），同时控制油路（20）的压力使液控单向阀（6）反向导通，蓄能器（4）释放所回收的制动能量经液控单向阀（6）及输油管道（16）进入回转油马达（14），使转台（36）起动。在起动初期，由于蓄能器（4）的压力高于卸荷阀（11）的调定压力，故卸荷阀（11）开启，回转油泵（1）排出的油经液动换向阀（3）、输油管道（29）及卸荷阀（11）流回油箱（30），油泵（1）处于卸荷状态，回转油马达（14）单独由蓄能器（4）驱动。在该阶段中，因回转油泵（1）卸荷，故原动机（31）处于空转状态，***输入能量几乎为零。起动的第二阶段为回转油泵（1）和蓄能器（4）联合驱动阶段：随蓄能器（4）释放所回收的制动能量，蓄能器（4）中的压力下降，当蓄能器（4）的压力下降到等于或小于卸荷阀（11）的调定压力时，卸荷阀（11）关闭，切断回转油泵（1）的卸荷通道，回转油泵（1）排出的油经液动换向阀（3）的输油管道（29）、液控单向阀（8）及输油管道（16）进入回转油马达（14），与蓄能器（4）共同驱动转台（36）起动加速。当起动结束时，输油管道（16）中的压力下降，蓄能器（4）中的油排出，为回收制动能量做好准备。转台（36）制动时，回转油马达（14）排出的油经输油管道（15）及液控单向阀（5）进入蓄能器（4）进行充液升压制动和能量回收，同时单向阀（13）向输油管道（16）中补油。回转油马达（14）反向回转时，只是油流的相应方向发生变化而工作原理与上述典型回转相同。溢流阀（2）和（9）分别用于限制***最高压力和蓄能器（4）的最高压力。
至此，已阐明了本实用新型所提供的回转***，使用该***不仅有显著的节能效果，消除了起动、制动冲击，而且制动能量回收与再生回路部分可作为一个独立的节能装置附加在现有液压挖掘机回转***中。该***不仅适用于液压挖掘机回转***，而且适用于一切频繁起、制动的大惯量油马达***。
Claims (3)
1、一种可回收制动能量的液压挖掘机回转***。该***设置有驱动转台的回转油马达，控制回转油马达转动方向的液动换向阀以及向***提供动力的回转油泵和原动机。其特征在于还设置有转台制动能量的回收与再生回路，蓄能器(4)与回转油马达(14)相并联，且蓄能器(4)与回转油马达(14)的输油管道(15)之间串联了液控单向阀(5)，蓄能器(4)与回转油马达(14)的输油管道(16)之间串联了液控单向阀(6)。液控单向阀(5)的控制油路(19)与液动换向阀(3)的控制油路(21)并联，液控单向阀(6)的控制油路(20)与液动换向阀(3)的控制油路(22)并联。卸荷阀(10)、(11)分别与液动换向阀(3)的两输油管道(28)、(29)并联，卸荷阀(10)、(11)的控制油路(33)、(34)均与蓄能器(4)相通，液动换向阀(3)的输油管道(28)与回转油马达(14)的输油管道(15)之间串联了液控单向阀(7)，液动换向阀(3)的输油管道(29)与回转油马达(14)的输油管道(16)之间串联了液控单向阀(8)。
2、根据权利要求1所述可回收制动能量的液压挖掘机回转***，其特征在于卸荷阀（10）、（11）的调定压力均低于回转油马达（14）制动后蓄能器（4）的最高压力，只要蓄能器（4）的压力高于卸荷阀（10）或（11）的调定压力，回转油泵（1）便处于卸荷状态。
3、根据权利要求1所述可回收制动能量的液压挖掘机回转***，其特征在于只要液动换向阀（3）处于左位（17），液控单向阀（5）便处于反向导通状态，只要液动换向阀（3）处于右位（18），液控单向阀（6）便处于反向导通状态。
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