專利名稱：挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)，尤其涉及一種挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著燃油等能源的短缺問題日顯嚴(yán)重，研究工程機(jī)械的節(jié)能與新能源開發(fā)成為各 大生產(chǎn)廠家迫在眉睫的現(xiàn)實(shí)問題。而液壓挖掘機(jī)由于數(shù)量多、耗油高、排放差，已成為人們 關(guān)注的主要對象。液壓挖掘機(jī)在工作過程中，動(dòng)臂的上下運(yùn)動(dòng)和上車的回轉(zhuǎn)動(dòng)作頻繁，運(yùn)動(dòng)部件慣 性大，在動(dòng)臂下降或回轉(zhuǎn)減速制動(dòng)時(shí)會(huì)釋放大量的能量。在傳統(tǒng)的挖掘機(jī)中，這部分能量很 少被回收、存儲(chǔ)和再利用，不僅造成了能源的浪費(fèi)，還會(huì)引起發(fā)熱、沖擊、噪聲等危害。若能 將這部分能量進(jìn)行回收并再利用，可提高挖掘機(jī)的能量利用率，從而降低能耗。近些年來，國內(nèi)外許多工程機(jī)械廠家對能量回收系統(tǒng)進(jìn)行了不同程度和不同方法 的研究。以往采用比較多的方法是增加蓄能器，如專利CN1958972A利用蓄能器直接吸收并 直接釋放重力勢能。當(dāng)工作機(jī)具向下移動(dòng)時(shí)，工作機(jī)具具有的勢能轉(zhuǎn)化成壓力能儲(chǔ)存在蓄 能器中。當(dāng)工作機(jī)具上升時(shí)，蓄能器的中壓力能不能完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能提起工作機(jī)具作功， 其原因在于，在蓄能器的釋放能量的過程中，壓力下降。當(dāng)其壓力不足以推動(dòng)工作機(jī)具運(yùn)動(dòng) 時(shí)，存儲(chǔ)在蓄能器里的能量得不到釋放，造成能量回收效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種能降低動(dòng)力系統(tǒng)的能量損失，提高能量回 收效率，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓 泵、主閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和整機(jī)控制器，電機(jī)與所述的液壓泵傳動(dòng)連接；所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中連接 有電磁換向閥，所述的電磁換向閥出口連接回收液壓馬達(dá)的入口，所述的回收液壓馬達(dá)與 具有發(fā)電功能的電機(jī)傳動(dòng)連接，所述的電機(jī)和所述的具有發(fā)電功能的電機(jī)通過電機(jī)控制器 與電儲(chǔ)能元件電相連。所述的整機(jī)控制器上設(shè)有壓力反饋信號輸入接口，所述的壓力反饋信號輸入接口 與所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及所述的回收液壓馬達(dá)的油口相接，所述的整機(jī)控制器與所述的發(fā)動(dòng) 機(jī)、液壓泵、電儲(chǔ)能元件、電機(jī)控制器和電磁換向閥電相連。所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括動(dòng)臂油缸和回轉(zhuǎn)馬達(dá)，所述的回轉(zhuǎn)馬達(dá)并聯(lián)有單向閥，所述 的電磁換向閥包括連接于所述的動(dòng)臂油缸的無桿腔油口與所述的主閥之間的第一電磁換 向閥和與所述的單向閥連接的第一電磁閥。所述的主閥為多路閥。所述的電儲(chǔ)能元件為超級電容或蓄電池。所述的電機(jī)控制器內(nèi)設(shè)有變頻模塊。在動(dòng)臂下放及回轉(zhuǎn)起動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)下，工作在 發(fā)電狀態(tài)下的電機(jī)產(chǎn)生的交流電經(jīng)所述的變頻模塊轉(zhuǎn)換為直流電，輸入并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能元件中；在重載驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，儲(chǔ)能元件內(nèi)的直流電經(jīng)所述變頻模塊轉(zhuǎn)換為交流電，輸入并帶動(dòng)工 作在電動(dòng)狀態(tài)下的電機(jī)。采用上述技術(shù)方案的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，利用電能儲(chǔ)存元件，通過回收液壓馬 達(dá)-具有發(fā)電功能的電機(jī)把動(dòng)臂下降的勢能和回轉(zhuǎn)制動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行回收利用； 而且可以釋放上述能量來帶動(dòng)與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的電機(jī)，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)液壓泵。該能量 回收系統(tǒng)不僅降低了動(dòng)力系統(tǒng)的能量損失，提高了能量回收效率，同時(shí)不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn) 定工作，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是1、在動(dòng)臂下降和回轉(zhuǎn)制動(dòng)的能量回收方式上，系統(tǒng)采用回收液壓馬達(dá)-具有發(fā)電 功能的電機(jī)-儲(chǔ)能元件的回收方式，在挖掘機(jī)工作中，能將動(dòng)臂下降的勢能和回轉(zhuǎn)制動(dòng)的 動(dòng)能通過回收液壓馬達(dá)與具有發(fā)電功能的電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)能元件中，最大程度的 回收了挖掘機(jī)在作業(yè)過程中的可再利用能量，有效降低了能量損失，提高了能量回收效率。2、系統(tǒng)采用儲(chǔ)能元件-電機(jī)-液壓泵的輔助工作方式，通過儲(chǔ)能元件釋放能量給 電機(jī)供電，從而使電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)液壓泵為系統(tǒng)回路提供輔助動(dòng)力，這樣保證了發(fā) 動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。3、系統(tǒng)采用超級電容或蓄電池作為再生制動(dòng)能量儲(chǔ)存元件，能快速響應(yīng)挖掘機(jī)動(dòng) 態(tài)工況負(fù)載功率需求，提高了能量回收效率。綜上所述，本發(fā)明是一種能降低動(dòng)力系統(tǒng)的能量損失，提高能量回收效率，不影響 發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過對實(shí)施例的描述給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1、電機(jī)2、液壓泵3機(jī)械傳動(dòng)連接；回收液壓馬達(dá)11與具有發(fā) 電功能的電機(jī)10機(jī)械傳動(dòng)連接；液壓泵3與多路閥4的油路相通；多路閥4與回轉(zhuǎn)回路、動(dòng) 臂油缸8的油路相通；動(dòng)臂油缸8的無桿腔油口與多路閥4之間連接有第一電磁換向閥9 ； 在回轉(zhuǎn)回路中，與回轉(zhuǎn)馬達(dá)5并聯(lián)的另外一條支路上接有單向閥6，單向閥6連接有第一電 磁閥7 ；第一電磁換向閥9和第一電磁閥7的出口連接回收液壓馬達(dá)11的入口，電機(jī)2和 具有發(fā)電功能的電機(jī)10通過電機(jī)控制器12與電儲(chǔ)能元件13電相連，電儲(chǔ)能元件13為超 級電容或蓄電池，整機(jī)控制器14上設(shè)有壓力反饋信號輸入接口，壓力反饋信號輸入接口與 回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的左右油口、回收液壓馬達(dá)11的油口和動(dòng)臂油缸8的信號輸出端相接，整機(jī)控 制器14與發(fā)動(dòng)機(jī)1、液壓泵3、電儲(chǔ)能元件13、電機(jī)控制器12、第一電磁閥7和第一電磁換 向閥9電相連。整車控制器14從回轉(zhuǎn)馬達(dá)5、回收液壓馬達(dá)11和動(dòng)臂油缸8等液壓執(zhí)行機(jī) 構(gòu)接受信號，向發(fā)動(dòng)機(jī)1、液壓泵3、電儲(chǔ)能元件13、電機(jī)控制器12以及第一電磁閥7和第一 電磁換向閥9發(fā)送控制指令。本發(fā)明的工作原理如下整車控制器14通過對動(dòng)臂油缸8與回轉(zhuǎn)馬達(dá)5輸出的壓力信號進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)處理，獲得負(fù)載壓力；向發(fā)動(dòng)機(jī)1、液壓泵3、第一電磁閥7、第一電磁換向閥9發(fā)送控制指令 從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的工作模式、液壓泵3的排量、第一電磁閥7和第一電磁換向閥9的工位。 電機(jī)控制器12通過接收整車控制器14傳輸過來的信號，向電機(jī)2、具有發(fā)電功能的電機(jī)10 發(fā)出控制指令從而控制電機(jī)2和具有發(fā)電功能的電機(jī)10的模式。具體控制如下1)、如圖1所示，動(dòng)臂油缸8的無桿腔接第一電磁換向閥9，第一電磁換向閥9的油 口還分別連接多路閥4和回收液壓馬達(dá)11。動(dòng)臂上升時(shí)，整車控制器14控制第一電磁換 向閥9工作在上位，則上升階段，液壓油從第一電磁換向閥9進(jìn)入無桿腔。動(dòng)臂下降時(shí)，整 車控制器14控制第一電磁換向閥9工作在下位，動(dòng)臂油缸8的液壓油通過第一電磁換向閥 9進(jìn)入回收液壓馬達(dá)11，把動(dòng)臂下降的勢能轉(zhuǎn)化為回收液壓馬達(dá)11的液壓能，回收液壓馬 達(dá)11帶動(dòng)具有發(fā)電功能的電機(jī)10工作，此時(shí)具有發(fā)電功能的電機(jī)10工作在發(fā)電狀態(tài)，將 回收液壓馬達(dá)11的液壓能轉(zhuǎn)化為電能，通過電機(jī)控制器12儲(chǔ)存在電儲(chǔ)能元件13，電儲(chǔ)能元 件13處于充電狀態(tài)。2)、如圖1所示，回轉(zhuǎn)馬達(dá)5的進(jìn)出油口分別并聯(lián)連接單向閥6，單向閥6后連接 第一電磁閥7，第一電磁閥7與回收液壓馬達(dá)11油路相連。在上車平臺(tái)回轉(zhuǎn)制動(dòng)時(shí)，整車 控制器14控制第一電磁閥7工作在下位，因上車平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量造成的回轉(zhuǎn)馬達(dá)5高壓腔液 壓油通過第一電磁閥7進(jìn)入回收液壓馬達(dá)11帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，整車控制器14向電機(jī)控制 器12發(fā)送信號，使電機(jī)控制器12控制具有發(fā)電功能的電機(jī)10工作在發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)控制 器12中的變頻模塊將具有發(fā)電功能的電機(jī)10生成的三相交流電能整流轉(zhuǎn)換為直流電能儲(chǔ) 存進(jìn)電儲(chǔ)能元件13，電儲(chǔ)能元件13處于充電狀態(tài)。3)、液壓泵3由發(fā)動(dòng)機(jī)1和電機(jī)2組成的系統(tǒng)共同驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)1在某一模式下 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1提供某一恒定功率，當(dāng)負(fù)載功率大于發(fā)動(dòng)機(jī)1的調(diào)定功率時(shí)，電機(jī)控制器12控 制電機(jī)2工作在電動(dòng)狀態(tài)，液壓泵3由發(fā)動(dòng)機(jī)1和電機(jī)2共同驅(qū)動(dòng)，電儲(chǔ)能元件13處于放 電狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1自身調(diào)定功率能滿足負(fù)載功率需求時(shí)，電機(jī)控制器12控制電機(jī)2工作 在隨動(dòng)狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)1單獨(dú)驅(qū)動(dòng)液壓泵3，電儲(chǔ)能元件13處于不工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、液壓泵(3)、主閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和整機(jī)控制 器(14)，其特征在于電機(jī)( 與所述的液壓泵C3)傳動(dòng)連接；所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接電磁 閥，所述的電磁閥出口連接回收液壓馬達(dá)(11)的入口，所述的回收液壓馬達(dá)(11)與具有發(fā) 電功能的電機(jī)(10)傳動(dòng)連接，所述的電機(jī)(2)和所述的具有發(fā)電功能的電機(jī)(10)通過電 機(jī)控制器(12)與電儲(chǔ)能元件(13)電相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述的整機(jī)控制器 (14)上設(shè)有壓力反饋信號輸入接口，所述的壓力反饋信號輸入接口與所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及所 述的回收液壓馬達(dá)(11)的油口相接，所述的整機(jī)控制器(14)與所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、液壓泵 (3)、電儲(chǔ)能元件(13)、電機(jī)控制器(12)和電磁換向閥電相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包 括動(dòng)臂油缸⑶和回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)，所述的回轉(zhuǎn)馬達(dá)(5)并聯(lián)有單向閥(6)，所述的電磁閥包 括連接于所述的動(dòng)臂油缸⑶的無桿腔油口與所述的主閥之間的第一電磁換向閥(9)和與 所述的單向閥(6)連接的第二電磁閥(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述的主閥為多路 閥(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述的電儲(chǔ)能元件 (13)為超級電容或蓄電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，其特征在于所述的電機(jī)控制器 (12)內(nèi)設(shè)有變頻模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)相聯(lián)共同驅(qū)動(dòng)液壓泵；回轉(zhuǎn)并聯(lián)油路口、動(dòng)臂回油口與回收液壓馬達(dá)相連，回收液壓馬達(dá)聯(lián)接具有發(fā)電功能的電機(jī)，將挖掘機(jī)動(dòng)臂的下降勢能以及回轉(zhuǎn)制動(dòng)的動(dòng)能進(jìn)行回收，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆?chǔ)存到電儲(chǔ)能元件中；電機(jī)、具有發(fā)電功能的電機(jī)和電儲(chǔ)能元件均與電機(jī)控制器連接。該挖掘機(jī)能量回收系統(tǒng)可回收能量，提高系統(tǒng)回收效率，節(jié)能效果好，同時(shí)不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。
文檔編號E02F9/20GK102071718SQ20111004858
公開日2011年5月25日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者何清華, 劉心昊, 劉昌盛, 張?jiān)讫? 張大慶, 趙喻明, 郭勇 申請人:湖南山河智能機(jī)械股份有限公司