[发明专利]一种挖掘机动臂势能回收混合动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及挖掘机械动力系统，特别涉及一种挖掘机动臂势能回收混合动力系统。

背景技术

传统液压挖掘机动臂下降时，整个工作装置的下降位能通过液压节流转化为热量浪费掉，其能量损失约占作业总能耗的20%。目前采用混合动力方案被认为是有效的解决方案。

目前，国内已经开始了挖掘机混合动力的相关研究，并提出了一些专利成果，其类型主要有：

(1)将动臂油缸无杆腔的回油与液压马达连接，液压马达驱动发电机发电，电能存储到蓄能元件或驱动与发动机相连的电动机。动臂下降时的最大回油量接近两个主泵流量的2倍，而压力只有系统工作压力的1/4，因此需要配备很大规格的泵，但不能利用泵的高压能力，动臂下降时的速度微调操纵性能也不好。

(2)将动臂油缸无杆腔的回油接蓄能器，但油压较低很难被利用，由于动臂油缸无杆腔的回油量很大，要求蓄能器体积庞大，实际应用困难，动臂油缸无杆腔的回油压力与工作装置姿态位置有关，压力变化可达到一倍以上，实际蓄能器匹配只能按最小压力考虑，使能量不能完全回收。

(3)动臂油缸无杆腔的回油直接驱动液压马达再驱动液压泵以便以高压形式存储到蓄能器，使用时将蓄能器的油并入主泵的出口，该方案使用元件多、规格大、成本高，使用时不仅影响负荷敏感泵的调节特性，而且蓄能器的压力与作业油缸所需压力不一致，工作压力高时甚至蓄能器的油不能流出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种挖掘机动臂势能回收混合动力系统，本系统成本低，占用空间小，操纵性好，不影响原系统正常工作。

本发明通过下述技术方案实现：

一种挖掘机动臂势能回收混合动力系统，包括油箱、主变量泵、发动机、主换向阀、动臂油缸、先导操纵阀、单向阀Ⅰ、分动箱、电机、电存储单元、电机控制器、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、液压马达、离合器、总控制器、单向阀Ⅱ；

单向阀Ⅰ位于主变量泵到油箱的油路上，即单向阀Ⅰ的出口接主变量泵，进口接油箱；

分动箱分别与发动机、电机、离合器的一端、主变量泵连接并相互形成联动机构，液压马达与离合器的另一端联接；

主换向阀的P油口接主变量泵出口，主换向阀的T油口接液压马达的进口并同时连接单向阀Ⅰ到主变量泵进口之间的油路上，主换向阀的A油口和B油口分别连接动臂油缸的有杆腔和无杆腔的油口；

先导操纵阀包括两个先导阀，该两个先导阀的出油口分别连接主换向阀两端的液控油口，其中一个用于打开主换向阀使动臂油缸的有杆腔进油的先导阀的出油口还同时连接到离合器；

液压马达出油口接油箱；

单向阀Ⅱ出口接液压马达进口，进口接油箱；

压力传感器Ⅰ接在先导操纵阀到离合器之间油路上；

压力传感器Ⅱ接在液压马达进口油路上；

主变量泵的变量调节器、发动机的转速传感器、液压马达的变量调节器、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、电机控制器、电存储单元分别电连接总控制器；电机电连接电机控制器，电机控制器电连接电存储单元。

电存储单元是电池，也可以是电容与电池组成的复合电源系统。

电机是发电电动机，即电机是具有发电功能的电动机。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

（1）动臂油缸无杆腔的回油分为两路，分别接到主变量泵进口和液压马达进口，由于动臂油缸无杆腔与有杆腔的面积之比约为2:1，进入主变量泵和液压马达的油流量各占一半，因此液压马达的规格和占用空间比现有技术减小，成本降低。

（2）动臂油缸无杆腔的回油能量完全反馈到动力系统，便于集中控制，节省了专用于动臂势能回收的发电机，成本降低。

（3）主换向阀仍然可以对挖掘机的动臂下降速度进行操纵控制，操纵可靠。

（4）不使用液压蓄能器，能量回收率高，占用空间小。

附图说明

图1是本发明挖掘机动臂势能回收混合动力系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明，需要说明的是，具体实施方式并不是对本发明保护范围的限制。

实施例

如图1所示，本发明挖掘机动臂势能回收混合动力系统，包括油箱1、主变量泵3、发动机5、主换向阀7、动臂油缸8、先导操纵阀9、单向阀Ⅰ2、分动箱4、电机6、电存储单元10、电机控制器11、压力传感器Ⅰ12、压力传感器Ⅱ13、液压马达14、离合器15、总控制器16、单向阀Ⅱ17；