[发明专利]具有能量回收的挖掘机回转系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及液压挖掘机，特别涉及一种具有能量回收的挖掘机回转系统及其控制方法。

技术背景

在现有的液压挖掘机中，通过动力装置驱动液压泵对液压挖掘机的动臂油缸、行走系统、回转系统等进行供油，使这些受油液压装置得以运转。在现有的液压系统中，存在巨大的能量损失，其主要表现在两方面，其一是回转马达起动以及动作过程中，由于液压泵输出的流量大于回转马达所需流量而产生的溢流损失；另一点就是回转平台在减速制动过程中，回转平台的回转动能由于未被吸收转换成热能而引起的能量损失。而液压挖掘机在工作过程中，回转平台转动频繁，能耗巨大，用于回转平台回转的能量几乎全部转变成热能，使系统温度提高，为了降低油温、散热，又将引起附加能量的消耗，因此实现回转平台节能具有相当重要意义。

发明内容

本发明的目在于针对现有液压挖掘机用于回转平台回转的能量无法回收造成大量能量损失的问题，而提供一种能够回收用于回转平台回转的能量的挖掘机回转系统及该回转系统的控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种具有能量回收的挖掘机回转系统，包括动力装置、由动力装置驱动的液压泵、与液压泵连接用于驱动回转平台转动的液压驱动装置、对液压驱动装置进行控制的控制装置，另外该回转系统还包括一蓄能器，液压驱动装置是可作为液压马达或液压泵双作用使用的液压泵/马达，在回转平台启动与加速转动时控制装置使所述液压泵/马达处于马达工作状态，在回转平台减速制动时控制装置使液压泵/马达处于泵工作状态，所述液压泵/马达处于马达工作状态时的进油口同时与蓄能器与液压泵相连。本发明通过蓄能器与液压泵/马达的组合，在回转平台减速制动时，液压泵/马达起泵的作用，由回转平台驱动，将液压油输入到蓄能器中，将回转平台的回转动能转化为液压势能，在回转平台启动或加速转动时，液压泵/马达起马达的作用，蓄能器中的液压油流向液压泵/马达，对其做功，使其液压势能转化为回转平台的动能，实现回转平台的回转动能的回收与利用，另外蓄能器还可以在液压泵/马达作为马达作用时将液压泵提供的大于液压泵/马达需求的流量吸收到其中，将液压泵提供盈余的液压能转化为势能储存在蓄能器中，以备需要时释放。在本发明中，蓄能器还可以与液压挖掘机的工作装置、行走系统的液压油路相通，在挖掘机进行挖掘作业、行走时释放其所储存的能量，用于挖掘作业的动臂油缸或行走马达。本发明通过设置蓄能器回收并利用回转平台的回转动能以及液压泵的盈余流量，以减少挖掘机的能耗损失，实现机械节能。

作为更进一步的技术改进，本发明中的动力装置为并联式混合动力装置，其包括动力并联输出的发动机与电动/发电机，电动/发电机与蓄电装置连接。通过采用混合动力装置，在机器高负荷时，电动/发电机起电动机的作用，由蓄电装置供电驱动，提高动力装置的输出功率，而在低负载时起发电机的作用，吸收发动机的盈余输出并转化为电能进行储存，这样可维持发动机稳定在高效区附近工作，降低液压泵提供的流量因发动机转速变化因素产生的影响，减少液压泵的流量损失。

在本发明中，控制装置包括操作手柄、操作手柄与左右动作感应器连接，控制器与传感器连接，接收感应器的电信号，并由此判断驾驶员对回转平台进行的回转启动加速还是减速制动的操作期望，并根据操作期望发出相关电信号至比例电磁阀，通过比例电磁阀控制液压泵/马达的工作状态以及排量。

在本发明中，控制装置还可以包括一个用于检测回转平台转速的速度感应器，速度感应器与控制器相连。控制器通过速度感应器检测获得回转平台的实际回转速度，同时也通过获得操作手柄作用动作传感器的电信号计算出驾驶员对回转平台转动的期望回转速度，比较期望回转速度和实际回转速度的差值，并根据差值相应地控制液压泵/马达的排量，以实现闭环控制。

在本发明中，蓄能器与液压泵/马达之间还可以连接有开关电磁阀，开关电磁阀与所述控制装置电连接，可由控制器控制其属于关闭或开启状态，蓄能器不吸收液压泵的盈余流量和液压泵/马达作为泵使用时输出的液压油以及蓄能器也不对外释放其能量时，开关电磁阀处于关闭状态，蓄能器需要吸收液压泵的盈余流量和液压泵/马达作为泵使用时输出的液压油以及蓄能器需要对外释放其能量时开关电磁阀处于导通开启状态。

在本发明中，蓄能器上连接有溢流阀，溢流阀可作为安全阀，防止蓄能器中的压力过高造成爆炸。