專利名稱：一種能量回收液壓系統(tǒng)和工程機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種能量回收液壓系統(tǒng)和包括該能量回收液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械。
背景技術(shù)：
回轉(zhuǎn)是液壓挖掘機(jī)工作過程中非常頻繁的動作，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的頻繁啟動和制動會對液壓系統(tǒng)造成沖擊。由于挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上部機(jī)構(gòu)質(zhì)量大，回轉(zhuǎn)慣性也大，制動時將產(chǎn)生較大的熱量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)的能量消耗約占挖掘機(jī)工作過程能量消耗的25% 40%，回轉(zhuǎn)液壓油路的發(fā)熱量約占液壓系統(tǒng)總發(fā)熱量的30 40%。因此，如果把回 轉(zhuǎn)制動能量回收起來，不但可以降低發(fā)動機(jī)油耗，還保護(hù)液壓系統(tǒng)和元件。同時，回收的能量用于回轉(zhuǎn)啟動過程，可以減小回轉(zhuǎn)啟動時發(fā)動機(jī)的負(fù)載變化，進(jìn)一步降低發(fā)動機(jī)油耗。目前，挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)制動能量回收措施主要是采用油電混合動力系統(tǒng)和液壓混合動力系統(tǒng)。這些措施在降低整機(jī)油耗方面取得了一定成果，但是油電混合動力系統(tǒng)需要的電氣部件較多而且價格較高、功率密度低。液壓混合動力系統(tǒng)成本低、壽命長、功率密度高，液壓蓄能器的功率密度可達(dá)500 1000W/kg，符合挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時瞬間功率需求大的工況。相關(guān)技術(shù)中的能量回收液壓系統(tǒng)至少存在以下缺點(diǎn)液壓混合動力系統(tǒng)采用一個蓄能器，蓄能器的容量與標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)下單個回轉(zhuǎn)減速制動能量相匹配，這種系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)下效果較好，但是當(dāng)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)減速制動能量較小或較大等非標(biāo)準(zhǔn)工況時，能量回收利用率較低；當(dāng)蓄能器壓力接近最高工作壓力時，能量回收液壓回路損失加大，回收率降低。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述背景技術(shù)，本發(fā)明的一個目的是提供一種能量回收液壓系統(tǒng)，應(yīng)用多個蓄能器逐級存儲回收液壓回路的液壓油，能夠提高回轉(zhuǎn)減速制動能量較小或較大等工況的能量回收利用率。本發(fā)明的另一目的是提供了一種包括該能量回收液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械。有鑒于此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種能量回收液壓系統(tǒng)，包括液壓馬達(dá)、第一電磁閥、第二電磁閥、第一換向閥、液控閥、多個蓄能器、液壓泵、第一單向閥、第二單向閥和控制器，其中，所述液壓泵的出口經(jīng)所述第一換向閥分別通過所述第一電磁閥和所述第二電磁閥與所述液壓馬達(dá)的第一油口和第二油口連接，所述第一換向閥控制所述液壓馬達(dá)的第一油口和第二油口進(jìn)油或回油，所述第一電磁閥用于切斷或連通所述第一換向閥與所述第一油口之間的油路，所述第二電磁閥用于切斷或連通所述第一換向閥與所述第二油口之間的油路；所述液壓馬達(dá)的第一油口通過所述第一單向閥與油箱連接，所述液壓馬達(dá)的第二油口通過所述第二單向閥與所述油箱連接；所述液壓馬達(dá)的第一油口和第二油口均通過所述液控閥連接至所述多個蓄能器，在制動時，所述液壓馬達(dá)提供的壓力油通過所述液控閥注入所述多個蓄能器；所述控制器連接至所述第一電磁閥和所述第二電磁閥，根據(jù)所述液壓馬達(dá)的兩個油口之間的壓力差判斷是否滿足壓力差設(shè)定值，在滿足所述壓力差設(shè)定值時，向所述第一電磁閥和所述第二電磁閥發(fā)送信號，使所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均關(guān)閉。在正?；剞D(zhuǎn)工作時，第一電磁閥與第二電磁閥均開啟，液壓泵將高壓油經(jīng)過第一換向閥和第一電磁閥輸送到液壓馬達(dá)的第一油口，液壓馬達(dá)正常工作，或者液壓泵將高壓油經(jīng)過第一換向閥和第二電磁閥閥輸送到液壓馬達(dá)的第二油口，液壓馬達(dá)正常工作。假設(shè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行正轉(zhuǎn)操作，通過設(shè)置在液壓馬達(dá)與第一電磁閥、第二電磁閥之間的壓力傳感器檢測液壓馬達(dá)兩個油口之間的壓力差，壓力差滿足壓力差設(shè)定值時，控制器控制第一電磁閥與第二電磁閥關(guān)閉，液壓馬達(dá)由于慣性仍在工作，并經(jīng)過第一單向閥從油箱吸入低壓油，低壓油從第一油口進(jìn)入到液壓馬達(dá)，低壓油轉(zhuǎn)化成高壓油，高壓油從第二油口經(jīng)過液控閥分別進(jìn)入到多個蓄能器中，完成制動蓄能。能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲高壓油，能量回收率高，回收的液壓油的油壓范圍大，液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)慣性·降低后也能充分回收液壓油。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述多個蓄能器至少包括第一蓄能器和第二蓄能器，所述液控閥分別與所述第一蓄能器和所述第二蓄能器連接，在制動時，來自所述液壓馬達(dá)的壓力油經(jīng)所述液控閥注入所述第一蓄能器，在所述第一蓄能器的壓力值超出所述液控閥的開啟壓力時，所述液控閥換向，使來自所述液壓馬達(dá)的壓力油注入所述第二蓄能器。能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲高壓油，在制動時，第一蓄能器首先進(jìn)行蓄能，當(dāng)?shù)谝恍钅芷鲏毫Τ^液控閥的開啟壓力時，即第一蓄能器處于充滿狀態(tài)，液壓油進(jìn)入第二蓄能器進(jìn)行蓄能，實(shí)現(xiàn)了逐級存儲高壓油，提高了整個系統(tǒng)的回收利用率，通過一個液控閥實(shí)現(xiàn)多個蓄能器蓄能切換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述液壓馬達(dá)的第一油口與所述液控閥之間的油路上設(shè)置有第三單向閥，在所述液壓馬達(dá)的第二油口與所述液控閥之間的油路上設(shè)置有第四單向閥。能量回收液壓系統(tǒng)采用第三單向閥和第四單向閥，防止在制動過程中由第二油口輸出的高壓油倒流回液壓馬達(dá)，造成制動過程過長，影響制動效果。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，能量回收液壓系統(tǒng)還包括第二換向閥，所述第一蓄能器經(jīng)所述第二換向閥可分別與所述液壓泵的進(jìn)油口或者出油口連接；在所述第一蓄能器的壓力大于所述液壓泵的出口壓力時，所述控制器向所述第二換向閥發(fā)送信號，控制所述第二換向閥換向，使所述第一蓄能器與所述液壓泵的出油口連通；在所述第一蓄能器的壓力小于所述液壓泵的出口壓力時，所述控制器向所述第二換向閥發(fā)送信號，控制所述第二換向閥換向，使所述第一蓄能器與所述液壓泵的進(jìn)油口連通?？刂破魍ㄟ^設(shè)置在第一蓄能量回路上壓力傳感器和液壓泵出油口回路上的壓力傳感器檢測兩個回路上的壓力差，進(jìn)而控制第二換向閥閥芯的閥位，實(shí)現(xiàn)第一蓄能器的高壓能量直接為液壓馬達(dá)提供動力，減小了液壓泵的負(fù)載，提高液壓泵的壽命，并且隨第一蓄能器能量的降低，通過第二換向閥閥芯的閥位變化，實(shí)現(xiàn)第一蓄能器的低壓能量輸送到液壓泵，提高了制動能量的利用率。優(yōu)選地，能量回收液壓系統(tǒng)還包括第五單向閥，設(shè)置于所述第二換向閥與所述液壓泵出油口之間的管路上。能量回收液壓系統(tǒng)采用第五單向閥，防止液壓泵出油口輸出的高壓油倒流回第二換向閥并流入蓄能器，進(jìn)而影響液壓馬達(dá)的正常工作，降低泵送效果。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，能量回收液壓系統(tǒng)還包括第四電磁閥，所述第二蓄能器經(jīng)所述第四電磁閥與所述液壓泵的進(jìn)油口連接；在驅(qū)動負(fù)載動作時，所述控制器向所述第四電磁閥發(fā)送信號，以開啟所述第四電磁閥，使所述第二蓄能器與所述液壓泵的進(jìn)油口連通?？刂破魍ㄟ^壓力傳感器檢測第二蓄能器的壓力，并且控制第四電磁閥的開啟，第二蓄能器的存儲能量通過第四電磁閥輸送到液壓泵的進(jìn)油口，減小了液壓泵的進(jìn)油口、出油口的壓差，進(jìn)而降低了液壓泵的功率消耗，提高了制動能量的利用率。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，能量回收液壓系統(tǒng)還包括第一限壓閥和第二限壓閥，所述第一限壓閥的進(jìn)油口與所述第一電磁閥的出油口連接，所述第一限壓閥的出油口與所述第一電磁閥的進(jìn)油口連接，所述第二限壓閥的進(jìn)油口與所述第二電磁閥的出油口連接，所述第二限壓閥的出油口與所述第二電磁閥的進(jìn)油口連接。
在蓄能器蓄能過程中，回收能量過程中液壓系統(tǒng)壓力過大時，第一限壓閥或第二限壓閥開啟進(jìn)行泄壓，保證了蓄能器和液壓馬達(dá)的安全性，防止蓄能器和液壓馬達(dá)受到?jīng)_擊，提高蓄能器和液壓馬達(dá)的壽命，進(jìn)而提高能量回收液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。優(yōu)選地，所述第一限壓閥和所述第二限壓閥均為溢流閥。在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均為兩位兩通電磁閥,所述液控閥為兩位三通液控閥。通過控制器控制第一電磁閥的兩個閥位實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的油路與液壓泵連通或斷開；通過控制器控制第二電磁閥的兩個閥位實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)與第一換向閥的連通或斷開；通過第一蓄能器的油壓控制液控閥的兩個閥位，實(shí)現(xiàn)第一蓄能器與第二蓄能器之間的切換。另一方面，本發(fā)明還提供了一種工程機(jī)械，包括如上所述的能量回收液壓系統(tǒng)。綜上所述，能量回收液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)減速制動能量的回收利用；采用多個蓄能器逐級存儲能量，能量回收率高、回收范圍廣，克服了單一蓄能器能量回收率低的缺陷；即使在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)慣量較小、回收能量較低時，也能充分利用所回收的能量，回收利用率比較高；能量釋放過程，當(dāng)蓄能器中壓力低于一定值時，將剩下的油液作為液壓泵進(jìn)油，解決了蓄能器壓力較低時能量較難利用的問題；實(shí)施簡單、方便，成本低。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能量回收液壓系統(tǒng)的示意圖。其中，圖I中附圖標(biāo)記與部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系為I油箱；2第六單向閥；3液壓泵；4第四電磁閥；6控制器；7第一換向閥；8第二換向閥；9液控閥；10第一限壓閥；11第二限壓閥；12第一電磁閥；13第二電磁閥；15第一單向閥；16第二單向閥；19手柄；20第三單向閥；21第四單向閥；22第五單向閥；23第一蓄能器；24第二蓄能器；14液壓馬達(dá)；A第一油口 ；B第二油口 ；51-55壓力傳感器。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能量回收液壓系統(tǒng)，包括液壓馬達(dá)14、第一電磁閥12、第二電磁閥13、第一換向閥7、液控閥9、多個蓄能器、液壓泵3、第一單向閥15、第二單向閥16和控制器6，其中，液壓泵3的出口經(jīng)第一換向閥7分別通過第一電磁閥12和第二電磁閥13與液壓馬達(dá)14的第一油口 A和第二油口 B連接，第一換向閥7控制液壓馬達(dá)14的第一油口 A和第二油口 B進(jìn)油或回油，第一電磁閥12用于切斷或連通第一換向閥7與第一油口 A之間的油路，第二電磁閥13用于切斷或連通第一換向閥7與第二油口 B之間的油路；液壓馬達(dá)14的第一油口 A通過第一單向閥15與油箱I連接(油箱I的出油口還設(shè)置有第六單向閥2)，液壓馬達(dá)14的第二油口 B通過第二單向閥16與油箱I連接；液壓馬達(dá)14的第一油口 A和第二油口 B均通過液控閥9連接至多個蓄能器，在制動時，液壓馬達(dá)14提供的壓力油通過液控閥9注入多個蓄能器；控制器6連接至第一電磁閥12和第二電磁閥13，根據(jù)液壓馬達(dá)14的兩個油口之間的壓力差判斷是否滿足壓力差設(shè)定值，在滿足壓力差設(shè)定值時，向第一電磁閥12和第二電磁閥13發(fā)送信號,使第一電磁閥12和第二電 磁閥13均關(guān)閉。在正?；剞D(zhuǎn)工作時，控制器6根據(jù)手柄19的操作信號輸出控制信號，使第一電磁閥12與第二電磁閥13均開啟，液壓泵3將高壓油經(jīng)過第一換向閥7和第一電磁閥12輸送到液壓馬達(dá)14的第一油口 A，液壓馬達(dá)14正常工作，或者液壓泵將高壓油經(jīng)過第一換向閥和第二電磁閥閥輸送到液壓馬達(dá)的第二油口 B，液壓馬達(dá)14正常工作。假設(shè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行正轉(zhuǎn)操作，通過設(shè)置在液壓馬達(dá)14的第一油口 A與第一電磁閥12之間的壓力傳感器53，以及設(shè)置在液壓馬達(dá)14的第二油口 B與第二電磁閥13之間的壓力傳感器54，來檢測液壓馬達(dá)14兩個油口之間的壓力差，在壓力差滿足壓力差設(shè)定值時，控制器6控制第一電磁閥12與第二電磁閥13關(guān)閉，由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)14變成了泵的作用，并經(jīng)過第一單向閥從油箱I吸入低壓油，低壓油從第一油口 A進(jìn)入到液壓馬達(dá)14，低壓油轉(zhuǎn)化成高壓油，高壓油從第二油口 B經(jīng)過液控閥9分別進(jìn)入到多個蓄能器中，完成制動蓄能。能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲高壓油，能量回收率高，回收的液壓油的油壓范圍大，液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)慣性降低后也能充分回收液壓油。進(jìn)一步，多個蓄能器至少包括第一蓄能器23和第二蓄能器24，液控閥9分別與第一蓄能器23和第二蓄能器24連接，在制動時，來自液壓馬達(dá)14的壓力油經(jīng)液控閥9注入第一蓄能器23，在第一蓄能器23的壓力值超出液控閥9的開啟壓力時，液控閥9換向，使來自液壓馬達(dá)14的壓力油注入第二蓄能器24。能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲高壓油，在制動時，第一蓄能器23首先進(jìn)行蓄能，當(dāng)?shù)谝恍钅芷?3壓力超過液控閥9的開啟壓力時，即第一蓄能器23處于充滿狀態(tài)，液壓油進(jìn)入第二蓄能器24進(jìn)行蓄能，實(shí)現(xiàn)了逐級存儲高壓油，提高了整個系統(tǒng)的回收利用率，通過一個液控閥9實(shí)現(xiàn)多個蓄能器蓄能切換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低。在本實(shí)施例中,在液壓馬達(dá)14的第一油口 A與液控閥9之間的油路上設(shè)置有第三單向閥20，在液壓馬達(dá)14的第二油口 B與液控閥9之間的油路上設(shè)置有第四單向閥21。能量回收液壓系統(tǒng)采用第三單向閥20和第四單向閥21，防止在制動過程中由第二油口 B輸出的高壓油倒流回液壓馬達(dá)14，造成制動過程過長，影響制動效果。圖I示出的能量回收液壓系統(tǒng)還包括第二換向閥8，第一蓄能器23經(jīng)第二換向閥8可分別與液壓泵3的進(jìn)油口或者出油口連接；在第一蓄能器23的壓力大于液壓泵3的出口壓力時，控制器6向第二換向閥8發(fā)送信號,控制第二換向閥8換向，使第一蓄能器23與液壓泵3的出油口連通；在第一蓄能器23的壓力小于液壓泵3的出口壓力時，控制器6向第二換向閥8發(fā)送信號，控制第二換向閥8換向，使第一蓄能器23與液壓泵3的進(jìn)油口連通。通過設(shè)置在第一蓄能量23的回路上的壓力傳感器52檢測第一蓄能量23的壓力，進(jìn)而控制第二換向閥閥芯的閥位，實(shí)現(xiàn)第一蓄能器23的高壓能量直接為液壓馬達(dá)提供動力，減小了液壓泵的負(fù)載，提高液壓泵的壽命，并且隨第一蓄能器23能量的降低，通過第二換向閥8閥芯的閥位變化，實(shí)現(xiàn)第一蓄能器23的低壓能量輸送到液壓泵3，提高了制動能量的利用率。能量回收液壓系統(tǒng)還包括第五單向閥22，設(shè)置于第二換向閥8與液壓泵3出油口之間的管路上。能量回收液壓系統(tǒng)采用第五單向閥22，防止液壓泵3出油口輸出的高壓油倒流回第二換向閥8并流入蓄能器，進(jìn)而影響液壓馬達(dá)14的正常工作，降低泵送效果。能量回收液壓系統(tǒng)還包括第四電磁閥4，第二蓄能器24經(jīng)第四電磁閥4與液壓泵3的進(jìn)油口連接，在驅(qū)動負(fù)載動作時，控制器6向第四電磁閥4發(fā)送信號，以開啟第四電磁閥4，使第二蓄能器24與液壓泵3的進(jìn)油口連通?？刂破?通過壓力傳感器51獲取第二蓄能器24的壓力，并且控制第四電磁閥4的開啟，當(dāng)需要第二蓄能器24釋放能量時，則打開該第四電磁閥4，第二蓄能器24的存儲能量通過第四電磁閥4輸送到液壓泵的進(jìn)油口，減小了液壓泵的進(jìn)油口、出油口的壓差，進(jìn)而降低了液壓泵的功率消耗，提高了制動能量的利用率；在檢測到第二蓄能器24的壓力小于設(shè)定值時，斷開該第四電磁閥4?？刂破?還通過設(shè)置在第一換向閥7的進(jìn)油口處的壓力傳感器55獲取第一換向閥7進(jìn)油路的壓力。在本實(shí)施例中，第一限壓閥10和第二限壓閥11，第一限壓閥10的進(jìn)油口與第一電磁閥12的出油口連接，第一限壓閥10的出油口與第一電磁閥12的進(jìn)油口連接，第二限壓閥11的進(jìn)油口與第二電磁閥13的出油口連接，第二限壓閥11的出油口與第二電磁閥13的進(jìn)油口連接。在蓄能器蓄能過程中，回收能量過程中液壓系統(tǒng)壓力過大時，第一限壓閥10或第二限壓閥11開啟進(jìn)行泄壓，保證了蓄能器和液壓馬達(dá)14的安全性，防止蓄能器和液壓馬達(dá)14受到?jīng)_擊，提高蓄能器和液壓馬達(dá)14的壽命，進(jìn)而提高能量回收液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，第一限壓閥10和第二限壓閥11均為溢流閥。在回收能量過程中液壓系統(tǒng)壓力過大時，第一限壓閥10和第二限壓閥11開啟，將回路中的高壓油經(jīng)過第一換向閥7流回到油箱I中，對蓄能器和液壓馬達(dá)14進(jìn)行保護(hù)，防止蓄能器和液壓馬達(dá)14受到?jīng)_擊，提高蓄能器和液壓馬達(dá)14的壽命，進(jìn)而提高能量回收液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式,第一電磁閥13和第二電磁閥12均為兩位兩通電磁閥,液、控閥9為兩位三通液控閥。通過控制器6控制第一電磁閥12的兩個閥位實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的油路與液壓泵3連通或斷開；通過控制器6控制第二電磁閥13的兩個閥位實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)14與第一換向閥7的連通或斷開；通過第一蓄能器23的油壓控制液控閥的兩個閥位，實(shí)現(xiàn)第一蓄能器23與第二蓄能器24之間的切換。將上述實(shí)施例中的能量回收液壓系統(tǒng)應(yīng)用到液壓挖掘機(jī)上，即可獲得本發(fā)明液壓挖掘機(jī)的一個實(shí)施例。具體地，挖掘機(jī)正轉(zhuǎn)工作時，如圖I所示，第一換向閥7移動到右邊閥位，同時控制器6根據(jù)操作信號輸出控制信號使第一電磁閥12和第二電磁閥13開啟，接通液壓馬達(dá)14兩端油路。這時液壓泵3的高壓油經(jīng)第一換向閥7和第一電磁閥12進(jìn)入液壓馬達(dá)14，從液壓馬達(dá)14的第一油口 A進(jìn)油、第二油口 B出油，馬達(dá)正轉(zhuǎn)。第二油口 B回油經(jīng)第二電磁閥13和第一換向閥7流回油箱I。 回轉(zhuǎn)減速制動時，控制器6根據(jù)液壓馬達(dá)14的第一油口 A、第二油口 B的壓力進(jìn)行判斷，在滿足能量回收條件時，控制器6輸出控制信號使第一電磁閥12和第二電磁閥13關(guān)閉。由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)14變成了泵作用，將經(jīng)過第一單向閥15從油箱I吸入低壓油，這時，作為泵作用的液壓馬達(dá)14的第一油口 A進(jìn)低壓油、第二油口 B輸出高壓油。第二油口 B輸出的高壓油經(jīng)第四單向閥21和液控閥9，液控閥9液控壓力低于開啟壓力時，液控閥9出口與第一蓄能器23接通，注入第一蓄能器23，從而實(shí)現(xiàn)能量回收。如果回轉(zhuǎn)制動能量較大，第一蓄能器23壓力不斷升高，超過液控閥9的開啟壓力時，液控閥9的閥芯移動，將油路切換至第二蓄能器24，從而把剩余的制動能量回收至第二蓄能器24。當(dāng)蓄能器油路壓力超過第二限壓閥11設(shè)定壓力時，該第二限壓閥11打開，油液經(jīng)第二限壓閥11和第一換向閥7回油箱I。在本實(shí)施例中，能量回收回路采用對稱設(shè)計(jì)，反轉(zhuǎn)時制動能量回收過程與正轉(zhuǎn)時的制動能量回收過程相同?；厥諆Υ嬖诘谝恍钅芷?3和第二蓄能器24中的能量用于回轉(zhuǎn)啟動和回轉(zhuǎn)過程中。操作進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作時，控制器6根據(jù)液壓泵3出口壓力、第一蓄能器23壓力和第二蓄能器24壓力控制第四電磁閥4和第二換向閥8的流向和開口面積大小來分配蓄能器的供給量。其中，當(dāng)?shù)谝恍钅芷?3壓力較高時，控制器6輸出信號至第二換向閥8，使閥芯左移，第一蓄能器23釋放的油液經(jīng)第二換向閥8與液壓泵3輸出的油液共同輸往第一換向閥7，直接為液壓馬達(dá)14提供動力，減小液壓泵3負(fù)載。隨著第一蓄能器23油液的釋放，其壓力逐漸降低，當(dāng)壓力降低到一定值時，控制器6輸出控制信號至第二換向閥8，使閥芯右移，第一蓄能器23釋放的油液經(jīng)第二換向閥8輸往液壓泵3入口，當(dāng)?shù)谝恍钅芷?3壓力低至油箱I壓力時，由油箱I經(jīng)第六單向閥2給液壓泵3供油。第二蓄能器24釋放的油液經(jīng)第四電磁閥4為液壓泵入口供油，減小液壓泵3進(jìn)出口壓差，降低液壓泵3功率消耗。當(dāng)?shù)诙钅芷?4壓力低至油箱I壓力時，由油箱I經(jīng)單向閥給液壓泵3供油。通過以上過程，可降低液壓泵3功率消耗，降低發(fā)動機(jī)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)能量回收利用和降低能耗的作用。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖I中所示的能量回收液壓系統(tǒng)雖然只示出了兩個蓄能器，其也可以包含更多個蓄能器，根據(jù)實(shí)際工況來選擇蓄能器的數(shù)量，當(dāng)蓄能器的數(shù)量變?yōu)槿齻€(即在圖I的基礎(chǔ)之上增加第三蓄能器)時，只需要在第二蓄能器和第三蓄能器之間再增加一個液控閥，作為第二蓄能器和第三蓄能器的蓄能切換開關(guān)。綜上所述，能量回收液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)減速制動能量的回收利用；采用多個蓄能器逐級存儲能量，能量回收率高、回收范圍廣，克服了單一蓄能器能量回收率低的缺陷；即使在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)慣量較小、回收能量較低時，也能充分利用所回收的能量，回收利用率比較高；能量釋放過程，當(dāng)蓄能器中壓力低于一定值時，將剩下的油液作為液壓泵進(jìn)油，解決了蓄能器壓力較低時能量較難利用的問題；實(shí)施簡單、方便，成本低。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，包括液壓馬達(dá)(14)、第一電磁閥(12)、第二電磁閥(13)、第一換向閥(7)、液控閥(9)、多個蓄能器、液壓泵(3)、第一單向閥(15)、第二單向閥(16)和控制器(6)，其中， 所述液壓泵(3 )的出口經(jīng)所述第一換向閥(7 )分別通過所述第一電磁閥(12 )和所述第ニ電磁閥(13)與所述液壓馬達(dá)(14)的第一油ロ(A)和第二油ロ(B)連接，所述第一換向閥(7)控制所述液壓馬達(dá)(14)的第一油ロ(A)和第二油ロ(B)進(jìn)油或回油，所述第一電磁閥(12)用于切斷或連通所述第一換向閥(7)與所述第一油ロ(A)之間的油路，所述第二電磁閥(13)用于切斷或連通所述第一換向閥(7)與所述第二油ロ(B)之間的油路； 所述液壓馬達(dá)(14)的第一油ロ(A)通過所述第一單向閥(15)與油箱連接，所述液壓馬達(dá)(14)的第二油ロ(B)通過所述第二單向閥(16)與所述油箱連接； 所述液壓馬達(dá)(14)的第一油ロ(A)和第二油ロ(B)均通過所述液控閥(9)連接至所述多個蓄能器，在制動時，所述液壓馬達(dá)(14)提供的壓カ油通過所述液控閥(9)注入所述多個蓄能器； 所述控制器(6)連接至所述第一電磁閥(12)和所述第二電磁閥(13)，根據(jù)所述液壓馬達(dá)(14)的兩個油ロ之間的壓力差判斷是否滿足壓カ差設(shè)定值，在滿足所述壓カ差設(shè)定值時，向所述第一電磁閥(12)和所述第二電磁閥(13)發(fā)送信號，使所述第一電磁閥(12)和所述第二電磁閥(13)均關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述多個蓄能器至少包括第一蓄能器(23)和第二蓄能器(24)，所述液控閥(9)分別與所述第一蓄能器(23)和所述第ニ蓄能器(24)連接，在制動時，來自所述液壓馬達(dá)(14)的壓カ油經(jīng)所述液控閥(9)注入所述第一蓄能器(23)，在所述第一蓄能器(23)的壓カ值超出所述液控閥(9)的開啟壓力吋，所述液控閥(9)換向，使來自所述液壓馬達(dá)(14)的壓カ油注入所述第二蓄能器(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，在所述液壓馬達(dá)(14)的第一油ロ(A)與所述液控閥(9)之間的油路上設(shè)置有第三單向閥(20)，在所述液壓馬達(dá)(14)的第二油ロ(B)與所述液控閥(9)之間的油路上設(shè)置有第四單向閥(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二換向閥(8)，所述第一蓄能器(23)經(jīng)所述第二換向閥(8)可分別與所述液壓泵(3)的進(jìn)油ロ或者出油ロ連接； 在所述第一蓄能器(23)的壓カ大于所述液壓泵(3)的出口壓カ時，所述控制器(6)向所述第二換向閥(8)發(fā)送信號，控制所述第二換向閥(8)換向，使所述第一蓄能器(23)與所述液壓泵(3)的出油ロ連通； 在所述第一蓄能器(23)的壓カ小于所述液壓泵(3)的出口壓カ時，所述控制器(6)向所述第二換向閥(8)發(fā)送信號，控制所述第二換向閥(8)換向，使所述第一蓄能器(23)與所述液壓泵(3)的進(jìn)油ロ連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括第五單向閥(22)，設(shè)置于所述第二換向閥(8 )與所述液壓泵(3 )出油ロ之間的管路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在干，還包括第四電磁閥(4)，所述第二蓄能器(24 )經(jīng)所述第四電磁閥(4 )與所述液壓泵(3 )的進(jìn)油ロ連接； 在驅(qū)動負(fù)載動作時，所述控制器(6)向所述第四電磁閥(4)發(fā)送信號，以開啟所述第四電磁閥(4)，使所述第二蓄能器(24)與所述液壓泵(3)的進(jìn)油ロ連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一限壓閥(10)和第二限壓閥(11)，所述第一限壓閥(10)的進(jìn)油ロ與所述第一電磁閥(12)的出油ロ連接，所述第一限壓閥(10)的出油ロ與所述第一電磁閥(12)的進(jìn)油ロ連接，所述第ニ限壓閥(11)的進(jìn)油ロ與所述第二電磁閥(13)的出油ロ連接，所述第二限壓閥(11)的出油ロ與所述第二電磁閥(13)的進(jìn)油ロ連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一限壓閥(10)和所述第二限壓閥(11)均為溢流閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的能量回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電磁閥(13 )和所述第ニ電磁閥(12 )均為兩位兩通電磁閥，所述液控閥(9 )為兩位三通液控閥。
10.ー種工程機(jī)械，其特征在于，包括如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的能量回收液壓系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能量回收液壓系統(tǒng)，包括液壓馬達(dá)、第一電磁閥、第二電磁閥、第一換向閥、液控閥、多個蓄能器、液壓泵、第一單向閥、第二單向閥和控制器，其中，液壓馬達(dá)的第一油口和第二油口均通過液控閥連接至多個蓄能器，在制動時，液壓馬達(dá)提供的壓力油通過液控閥注入多個蓄能器。能量回收液壓系統(tǒng)采用多個蓄能器逐級存儲能量，能量回收率高、回收范圍廣；在回收能量較低時，也能充分利用所回收的能量；能量釋放過程，當(dāng)蓄能器中壓力低于一定值時，將剩下的油液作為液壓泵進(jìn)油，解決了蓄能器壓力較低時能量較難利用的問題；實(shí)施簡單、方便，成本低。本發(fā)明還提供了包括上述能量回收液壓系統(tǒng)的工程機(jī)械。
文檔編號F15B21/14GK102758813SQ201210271649
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者孫普, 鄧敏華, 閻智慧 申請人:三一重工股份有限公司