[发明专利]液压挖掘机能量优化系统

说明书

技术领域

本发明适用于工况复杂，载荷突变情况较多的工程机械，尤其适用于以液压系统传递动力的液压挖掘机。

背景技术

液压挖掘机的使用场所多，油耗高，废气排放量大，研究挖掘机的节能减排具有很高的经济价值和环保价值。挖掘机上的能量损失主要体现以下这三方面：一、动力源上存在较大的能量损失。在传统的液压挖掘机工作时负载变化剧烈，常常造成固定油门位置的动力源发动机在调速曲线上波动，不能稳定工作于负荷曲线上，燃油经济性很低；二、液压系统中存在能量损失。各种起到控制作用的节流阀、溢流阀不可避免的在工作时损失了液压油的一部分压力能量；三、执行机构制动时的能量损失。液压挖掘机铲斗、斗杆、动臂在停止运动时往往依靠液压系统的反向压力提供制动力，执行机构的动能转化为液压系统的热能损失掉，同时对液压系统产生不利影响，增加故障几率。

目前的技术中针对上述的方面一，出现了以发动机，电动机，电池组成的油电混合动力系统，对稳定发动机的工作点具有一定的作用，但是由于电机本身的机械特性，瞬间输出大扭矩能力不足，因此在液压挖掘机等负载突变剧烈的工程机械上有一定的局限性，同时电池组复杂的监测技术和高昂的成本极大的制约了油电混合动力技术在液压挖掘机上的应用；同时也出现了以发动机，液压泵/马达一体的二次元件，蓄能器组成的油液混合动力系统，但是二次元件的成本较为昂贵，控制较为复杂使得油液混合动力技术在应用上同样受制较多。针对方面三，动臂，斗杆，回转转台等都有相应的能量回收专利，但是这些专利往往局限于单个部件的能量回收优化，对工作装置的运动状态，对蓄能器的充气压力有苛刻的要求，且能量再利用的能力较弱，再利用的机会较少。针对方面二的研究较少，主要由于液压挖掘机难以绕开阀控系统，阀体上的损失难以从根本上消除，而阀体本身的改进研究只在阀的生产厂商内部进行研究。总之，将三者结合起来进行节能措施改进的方案目前还处于空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的部分或全部缺陷而提供一种液压挖掘机能量优化系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的液压挖掘机能量优化系统包括液压马达、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、控制器、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀、溢流阀和蓄能器。第三电磁换向阀的进油口与液压挖掘机的工作油缸的无杆腔连通，第三电磁换向阀的第一出油口与液压挖掘机的控制阀的回油口连通，第三电磁换向阀的第二出油口与第二电磁换向阀的第二出油口连通，第二电磁换向阀的第一出油口与蓄能器连通，第二电磁换向阀的进油口与第一电磁换向阀的第一出油口连通，第一电磁换向阀的第二出油口与液压挖掘机的油箱连通，第一电磁换向阀的进油口与液压马达的进油端口连通，液压马达的出油端口与第四电磁换向阀的进油口连通，第四电磁换向阀的第一出油口与蓄能器连通，第四电磁换向阀的第二出油口与液压挖掘机的油箱连通，溢流阀的进油口与蓄能器连通，溢流阀的出油口与液压挖掘机的油箱连通；液压挖掘机的发动机的信号输入端口与控制器的第二信号端口连接，液压马达的排量信号端口与控制器的第三信号端口连接，第一电磁换向阀的输入信号端口与控制器的第四信号端口连接，第二电磁换向阀的输入信号端口与控制器的第五信号端口连接，第四电磁换向阀的输入信号端口与控制器的第六信号端口连接，液压挖掘机控制阀的输入信号端口与控制器的第七信号端口连接，第三电磁换向阀的输入信号端口与控制器的第一信号端口连接。

进一步地，本发明还包括分动箱，分动箱与液压挖掘机的发动机同轴连接，液压马达和液压挖掘机的液压泵分别与分动箱连接。

进一步地，本发明还包括压力传感器，压力传感器的进油口与蓄能器连通，压力传感器的信号输出端与控制器的第八信号端口连接。

进一步地，本发明所述蓄能器为皮囊式蓄能器。

进一步地，本发明所述控制器是PLC控制器。

进一步地，本发明所述液压马达为双向液压马达。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1）通过液压马达的作用，从液压挖掘机的工作油缸回收的任意压力值的油液都可以在加压后冲入蓄能器内，由此，蓄能器的内部压力不再成为限制能量回收时的关键数值；同时，蓄能器内的初始压力值可以自由设定，可以最大化发挥蓄能器存储能量的能力，从而减少了液压挖掘机的能量回收的限制，增加了其能量回收的能力。