專利名稱：一種混合動力液壓挖掘機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有控制系統(tǒng)的工程機械，具體涉及一種具有液壓回轉減速制動系統(tǒng)及執(zhí)行機構下降勢能回收的液壓挖掘機。
背景技術：
液壓挖掘機的使用范圍廣，能量損失多，研究液壓挖掘機的節(jié)能具有很大的經(jīng)濟價值和十分重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)的液壓挖掘機回轉系統(tǒng)在減速制動時往往通過反向背壓達到制動效果，回轉體的動能轉化為被壓油的熱能白白損失掉；動臂下降時，油缸大腔的油液經(jīng)主閥回油箱，動臂油缸下降勢能轉化為被壓油的熱能；引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱，產(chǎn)生氣穴等各種液壓系統(tǒng)的缺陷，降低液壓系統(tǒng)的壽命。由于回轉動作在液壓挖掘機中是一種十分頻繁的動作，動臂下降時的流量比較大，因此其所帶來的能量損失是十分嚴重的，將其損失能 量進行回收和再利用具有十分可觀的經(jīng)濟效益。目前，混合動力挖掘機是一種較為先進的技術，其采用油電混合的動力方式，其中有些還同時帶有動臂能量回收系統(tǒng)，對動臂下降的勢能進行回收，并轉換為電能儲存在儲能元件中。例如，公開號為CN101037869A的發(fā)明專利，其公開了一種混合動力建筑機械，采用發(fā)動機通過動力分配器將液壓泵與發(fā)電機/電動機并聯(lián)連接，由蓄能池驅動回轉電動機，但是由于有限的工程機械安裝空間使元件的安裝比較困難，能量回收方面，只對回轉動能進行再生回收制動回收，而沒有回收動臂下降的勢能。公開號為CN101408212A的發(fā)明專利，其公開了一種混合動力工程機械執(zhí)行元件的能量回收系統(tǒng)，采用并聯(lián)式混合動力驅動結構，同時引入以回收馬達、蓄能器和發(fā)電機為核心元件的動臂能量回收系統(tǒng)，對動臂下降的勢能進行回收，其盡管對動臂的勢能進行回收，但是由于蓄能器的出口直接與主泵相連，當液壓系統(tǒng)壓力高于蓄能器壓力時，蓄能器在動臂下降時蓄存的能量得不到釋放。

實用新型內(nèi)容混合動力的提出為液壓挖掘機的節(jié)能方式開拓了新的思路，本實用新型正是基于液壓混合動力穩(wěn)定發(fā)動機工作點概念的考慮，通過提高蓄能器的回收壓力，在挖掘機回轉系統(tǒng)減速制動的時候既回收制動能量，又提高了主泵的出口壓力，使在減速制動能量回收時，也保持主泵的一定負載，間接保證了發(fā)動機的負載穩(wěn)定，使得在能量回收時，防止由于主泵不需要提供反向背壓造成發(fā)動機的負載波動、避免發(fā)動機不工作在高效工作區(qū)間而造成能量浪費。針對上述問題，本實用新型提供一種具有回轉減速制動能量回收系統(tǒng)的液壓挖掘機，因此，液壓挖掘機能在減速制動能量回收階段對回轉系統(tǒng)運動狀態(tài)自動進行判斷并回收制動能量，同時使發(fā)動機始終工作于高效區(qū)間。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術方案一種混合動力挖掘機，包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括第一能量釋放閥塊I、第二能量釋放閥塊2、第一蓄能器4、第二蓄能器3、第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6、回轉馬達7、動臂油缸8、動臂能量回收閥塊9、先導控制閥塊10、泵控系統(tǒng)閥塊11、多路閥12、先導液壓泵13、第一主液壓泵14、第二主液壓泵15、液壓油箱16、混合動力控制器17 ；所述第一主液壓泵14、第二主液壓泵15的出口通過膠管與多路閥12的進油口連接，所述多路閥12的第一先導油口通過膠管與泵控系統(tǒng)閥塊11的進油口連接，多路閥12的第二先導油口通過膠管與泵控系統(tǒng)閥塊11的進油口連接，泵控系統(tǒng)閥塊11的第一先導油口通過膠管與第二主液壓泵15的先導油口連接，泵控系統(tǒng)閥塊11的第二先導油口通過膠管與第一主液壓泵14的先導油口連接，泵控系統(tǒng)閥塊11的第三先導油口通過膠管分別與先導液壓泵13的出油口及先導控制閥塊10的進油口連接，先導控制閥塊10的第一先導油口通過膠管與右回轉先導手柄Rl連接，先導控制閥塊10的第二先導油口通過膠管與左回轉先導手柄LI連接，先導控制閥塊10的第三先導油口通過膠管與動臂下降先導手柄BI連接，先導控制閥塊10的第四先導油口通過膠管與動臂能量回收閥塊9的先導油口連接，動臂能量回收閥塊9的第一、二出油口通過膠管與動臂油缸8的大腔、小腔分別連接，先導控制閥塊10的第五先導油口通過膠管與第二回轉能量回收閥塊6的先導油口連接，先導控制閥塊10的第六先導油口通過膠管與第一回轉能量回收閥塊5的先導油口連接；多路閥12的第一、二出油口與第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6的進油口分別連接，第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6的出油口通過膠管與回轉馬達7的進、出油口分別連接，第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6的出油口之間通過膠管連接，第一回轉能量回收閥塊5的出口通過膠管與第一能量釋放閥塊I連接；多路閥12的第三、四出油口與動臂能量回收閥塊9的第一、二進油口分別連接，動臂能量回收閥塊9的第三出油口通過膠管與第二能量釋放閥塊2的第一進口連接，第二能量釋放閥塊2的第二進口通過膠管與第一主液壓泵14的出口連接，第二能量釋放閥塊2與第一能量釋放閥塊I之間通過膠管分別連接，第一能量釋放閥塊I的進口與第二主液壓泵15的出口連接，第一能量釋放閥塊I、第二能量釋放閥塊2的出油口通過螺紋與第一蓄能器4、第二蓄能器3分別連接。第一、第二能量釋放閥塊1、2通過螺栓連接安裝在駕駛室后面的轉臺支架上，第一、第二蓄能器4、3通過接頭螺紋連接安裝在第一、第二能量釋放閥塊1、2上面，第一、第二回轉能量回收閥塊5、6及動臂能量回收閥塊9通過螺栓連接安裝在回轉馬達上方的支架上，先導控制閥塊10、泵控系統(tǒng)閥塊11安裝在第一、第二主液壓泵14、15的下方的支架上，混合動力控制器17安裝在散熱器的左側平臺支架上面。本實用新型的有益效果是I.蓄能器的高壓油液和主泵提供的油液這兩種油液來源在某種意義上也是一種混合動力的體現(xiàn)。當蓄能器存儲了減速制動所回收的能量后，又可以在挖掘機回轉啟動或是進行復合動作等負載突變情況下，向系統(tǒng)補充蓄能器中的高壓油液，減輕發(fā)動機的負載壓力，使發(fā)動機提供的能量減少，達到節(jié)能的效果。2.液壓混合動力挖掘機空間布局優(yōu)化設計，進行混合動力裝置在挖掘機上的空間結構設計，在液壓挖掘機成熟穩(wěn)定的結構基礎上，對適用于液壓混合動力挖掘機的工作裝置、回轉平臺等部件進行結構、參數(shù)優(yōu)化設計及整機穩(wěn)定性校核；對液壓系統(tǒng)、蓄能器等進行合理布置；盡量減少原型機的覆蓋件、配重等方面上的改變，提高整機設計過程中的互換性，并達到整機的作業(yè)穩(wěn)定性要求。
圖I為本實用新型控制系統(tǒng)結構示意圖。圖2為本實用新型的挖掘機的整體結構示意圖。I-第一能量釋放閥塊2-第二能量釋放閥塊3-第二蓄能器4-第一蓄能器5-第一回轉能量回收閥塊 6-第二回轉能量回收閥塊7-回轉馬達8-動臂油缸9-動臂能量回收閥塊10-先導控制閥塊11-泵控系統(tǒng)閥塊12-多路閥 13-先導液壓泵14-第一主液壓泵15-第二主液壓泵16-液壓油箱17-混合動力控制器18-混合動力挖掘機19-控制系統(tǒng)r-發(fā)動機轉速信號I-工作狀態(tài)信號P3-第一蓄能器壓力P4-第二蓄能器壓力Pil-負流量先導壓力Pi2_負流量先導壓力Pi3_ 二次壓力P14-第一主液壓泵壓力P15-第二主液壓泵壓力Rl-右回轉先導手柄LI-左回轉先導手柄BI-動臂下降先導手柄
具體實施方式
參照圖I和圖2，本實用新型的混合動力挖掘機的控制系統(tǒng)包括第一能量釋放閥塊I、第二能量釋放閥塊2、第一蓄能器4、第二蓄能器3、第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6、回轉馬達7、動臂油缸8、動臂能量回收閥塊9、先導控制閥塊10、泵控系統(tǒng)閥塊11、多路閥12、先導液壓泵13、第一主液壓泵14、第二主液壓泵15、液壓油箱16、混合動力控制器17 ；所述第一主液壓泵14、第二主液壓泵15的出口通過膠管與多路閥12的進油口連接，所述多路閥12的第一先導油口通過膠管與泵控系統(tǒng)閥塊11的進油口連接，多路閥12的第二先導油口通過膠管與泵控系統(tǒng)閥塊11的進油口連接，泵控系統(tǒng)閥塊11的第一先導油口通過膠管與第二主液壓泵15的先導油口連接，泵控系統(tǒng)閥塊11的第二先導油口通過膠管與第一主液壓泵14的先導油口連接，泵控系統(tǒng)閥塊11的第三先導油口通過膠管分別與先導液壓泵13的出油口及先導控制閥塊10的進油口連接，先導控制閥塊10的第一先導油口通過膠管與右回轉先導手柄Rl連接，先導控制閥塊10的第二先導油口通過膠管與左回轉先導手柄LI連接，先導控制閥塊10的第三先導油口通過膠管與動臂下降先導手柄BI連接，先導控制閥塊10的第四先導油口通過膠管與動臂能量回收閥塊9的先導油口連接，動臂能量回收閥塊9的第一、二出油口通過膠管與動臂油缸8的大腔、小腔分別連接，先導控制閥塊10的第五先導油口通過膠管與第二回轉能量回收閥塊6的先導油口連接，先導控制閥塊10的第六先導油口通過膠管與第一回轉能量回收閥塊5的先導油口連接；多路閥12的第一、二出油口與第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6的進油口分別連接，第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6的出油口通過膠管與回轉馬達7的進、出油口分別連接，第一回轉能量回收閥塊5、第二回轉能量回收閥塊6的出油口之間通過膠管連接，第一回轉能量回收閥塊5的出口通過膠管與第一能量釋放閥塊I連接；多路閥12的第三、四出油口與動臂能量回收閥塊9的第一、二進油口分別連接，動臂能量回收閥塊9的第三出油口通過膠管與第二能量釋放閥塊2的第一進口連接，第二能量釋放閥塊2的第二進口通過膠管與第一主液壓泵14的出口連接，第二能量釋放閥塊2與第一能量釋放閥塊I之間通過膠管分別連接，第一能量釋放閥塊I的進口與第二主液壓泵15的出口連接，第一能量釋放閥塊I、第二能量釋放閥塊2的出油口通過螺紋與第一蓄能器4、第二蓄能器3分別連接?？刂七^程如下在回轉馬達7減速制動時，高壓液壓油經(jīng)第一、第二回轉能量回收閥塊5或6至第一能量釋放閥塊1，然后儲存在第一蓄能器4中；當系統(tǒng)需要時，在混合動力控制器17的控制下，液壓油由第一蓄能器4經(jīng)第一能量釋放閥塊I，將液壓油輸送至第二主液壓泵15的出口，與泵一起將油液輸送至多路閥12 ；在動臂油缸8下降時，多余的高壓油液經(jīng)動臂能量回收閥塊9至第二能量釋放閥塊2，然后儲存在第二蓄能器3中；當系統(tǒng)需要時，在混合動力控制器17的控制下，液壓油由第二蓄能器3經(jīng)第二能量釋放閥塊2，將液壓油輸送至主泵14的出口，與泵一起將油液輸送至多路閥12 ；先導控制閥塊10由先導手柄右回轉R1、先導手柄左回轉LI、先導手柄動臂下降BI進行實施控制；混合動力控制器17對第二蓄能器3的壓力P3、第一蓄能器4的壓力P4、負流量先導壓力Pil、負流量先導壓力Pi2、二次壓力Pi3、工作狀態(tài)信號I、發(fā)動機轉速信號r、第一主液壓泵14的壓力P14、第二主液壓泵15的壓力P15及先導控制閥塊10、泵控系統(tǒng)閥塊11、第一能量釋放閥塊I、第二能量釋放閥塊2進行實時監(jiān)控。先導液壓泵13向先導控制閥塊10、泵控系統(tǒng)閥塊11提供先導壓力油?？刂葡到y(tǒng)的主要構件在液壓挖掘機上的安裝關系是第一、第二能量釋放閥塊I、2通過螺栓連接安裝在駕駛室后面的轉臺支架上，第一、第二蓄能器4、3通過接頭螺紋連接安裝在第一、第二能量釋放閥塊1、2上面，第一、第二回轉能量回收閥塊5、6及動臂能量回收閥塊9通過螺栓連接安裝在回轉馬達上方的支架上，先導控制閥塊10、泵控系統(tǒng)閥塊11安裝在第一、第二主液壓泵14、15的下方的支架上，混合動力控制器17安裝在散熱器的左側平臺支架上面。混合動力的提出為液壓挖掘機的節(jié)能方式開拓了新的思路，本實用新型正是基于液壓混合動力穩(wěn)定發(fā)動機工作點概念的考慮，通過提高蓄能器的回收壓力，在挖掘機回轉系統(tǒng)減速制動的時候既回收制動能量，又提高了主泵的出口壓力，使在減速制動能量回收時，也保持主泵的一定負載，間接保證了發(fā)動機的負載穩(wěn)定，使得在能量回收時，防止由于主泵不需要提供反向背壓造成發(fā)動機的負載波動、避免發(fā)動機不工作在高效工作區(qū)間而造成能量浪費。當蓄能器存儲了減速制動所回收的能量后，又可以在挖掘機回轉啟動或是進行復合動作等負載突變情況下，向系統(tǒng)補充蓄能器中的高壓油液，減輕發(fā)動機的負載壓力，使發(fā)動機提供的能量減少，達到節(jié)能的效果。蓄能器的高壓油液和主泵提供的油液這兩種油液來源在某種意義上也是一種混合動力的體現(xiàn)。液壓混合動力挖掘機空間布局優(yōu)化設計，進行混合動力裝置在挖掘機上的空間結構設計，在液壓挖掘機成熟穩(wěn)定的結構基礎上，對適用于液壓混合動力挖掘機的工作裝置、回轉平臺等部件進行結構、參數(shù)優(yōu)化設計及整機穩(wěn)定性校核；對液壓系統(tǒng)、蓄能器等進行合理布置；盡量減少原型機的覆蓋件、配重等方面上的改變，提高整機設計過程中的互換性，并達到整機的作業(yè)穩(wěn)定性要求。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
權利要求1.ー種混合動カ挖掘機，包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括第一能量釋放閥塊(I)、第ニ能量釋放閥塊(2)、第一蓄能器(4)、第二蓄能器(3)、第一回轉能量回收閥塊(5)、第二回轉能量回收閥塊(6)、回轉馬達(7)、動臂油缸(8)、動臂能量回收閥塊(9)、先導控制閥塊(10)、泵控系統(tǒng)閥塊(11)、多路閥(12)、先導液壓泵(13)、第一主液壓泵(14)、第二主液壓泵(15)、液壓油箱(16)、混合動カ控制器(17)； 所述第一主液壓泵(14)、第二主液壓泵(15)的出口通過膠管與多路閥(12)的進油ロ連接，所述多路閥(12)的第一先導油ロ通過膠管與泵控系統(tǒng)閥塊(11)的進油ロ連接，多路閥(12)的第二先導油ロ通過膠管與泵控系統(tǒng)閥塊(11)的進油ロ連接，泵控系統(tǒng)閥塊(11)的第一先導油ロ通過膠管與第二主液壓泵(15)的先導油ロ連接，泵控系統(tǒng)閥塊(11)的第ニ先導油ロ通過膠管與第一主液壓泵(14)的先導油ロ連接，泵控系統(tǒng)閥塊(11)的第三先導油ロ通過膠管分別與先導液壓泵(13)的出油ロ及先導控制閥塊(10)的進油ロ連接，先導控制閥塊(10)的第一先導油ロ通過膠管與右回轉先導手柄(Rl)連接，先導控制閥塊(10)的第二先導油ロ通過膠管與左回轉先導手柄(LI)連接，先導控制閥塊(10)的第三先導油ロ通過膠管與動臂下降先導手柄(BI)連接，先導控制閥塊(10)的第四先導油ロ通過膠管與動臂能量回收閥塊(9)的先導油ロ連接，動臂能量回收閥塊(9)的第一、ニ出油ロ通過膠管與動臂油缸(8)的大腔、小腔分別連接，先導控制閥塊(10)的第五先導油ロ通過膠管與第二回轉能量回收閥塊(6)的先導油ロ連接，先導控制閥塊(10)的第六先導油ロ通過膠管與第一回轉能量回收閥塊(5)的先導油ロ連接；多路閥(12)的第一、ニ出油ロ與第一回轉能量回收閥塊(5)、第二回轉能量回收閥塊￠)的進油ロ分別連接，第一回轉能量回收閥塊(5)、第二回轉能量回收閥塊(6)的出油ロ通過膠管與回轉馬達(7)的進、出油ロ分別連接，第一回轉能量回收閥塊(5)、第二回轉能量回收閥塊￠)的出油ロ之間通過膠管連接，第一回轉能量回收閥塊(5)的出口通過膠管與第一能量釋放閥塊(I)連接；多路閥(12)的第三、四出油ロ與動臂能量回收閥塊(9)的第一、ニ進油ロ分別連接，動臂能量回收閥塊(9)的第三出油ロ通過膠管與第二能量釋放閥塊(2)的第一進ロ連接，第二能量釋放閥塊(2)的第二進ロ通過膠管與第一主液壓泵(14)的出口連接，第二能量釋放閥塊(2)與第一能量釋放閥塊(I)之間通過膠管分別連接，第一能量釋放閥塊(I)的進ロ與第二主液壓泵(15)的出口連接，第一能量釋放閥塊(I)、第二能量釋放閥塊(2)的出油ロ通過螺紋與第一蓄能器(4)、第二蓄能器(3)分別連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的混合動カ挖掘機，其特征在于，所述第一能量釋放閥塊(I)、第二能量釋放閥塊(2)通過螺栓連接安裝在駕駛室后面的轉臺支架上，所述第一蓄能器(4)、第二蓄能器(3)通過接頭螺紋連接安裝在第一能量釋放閥塊(I)、第二能量釋放閥塊(2)上面，第一回轉能量回收閥塊(5)、第二回轉能量回收閥塊(6)及動臂能量回收閥塊(9)通過螺栓連接安裝在所述回轉馬達(7)上方的支架上，所述先導控制閥塊(10)、泵控系統(tǒng)閥塊(11)安裝在第一主液壓泵(14)、第二主液壓泵(15)的下方的支架上，所述混合動カ控制器(17)安裝在散熱器的左側平臺支架上面。
專利摘要本實用新型公開了一種混合動力液壓挖掘機，包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括第一能量釋放閥塊(1)、第二能量釋放閥塊(2)、第一蓄能器(4)、第二蓄能器(3)、第一回轉能量回收閥塊(5)、第二回轉能量回收閥塊(6)、回轉馬達(7)、動臂油缸(8)、動臂能量回收閥塊(9)、先導控制閥塊(10)、泵控系統(tǒng)閥塊(11)、多路閥(12)、先導液壓泵(13)、第一主液壓泵(14)、第二主液壓泵(15)、液壓油箱(16)、混合動力控制器(17)。本實用新型的液壓挖掘機能在減速制動能量回收階段對回轉系統(tǒng)運動狀態(tài)自動進行判斷并回收制動能量，同時使發(fā)動機始終工作于高效區(qū)間。
文檔編號E02F9/22GK202416431SQ20112055286
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者么鳴宇, 仲光旭, 吝寶強, 張義, 戴廣泰, 李春生, 滿濤, 王保森, 王守洪, 王正磊 申請人:山重建機(濟寧)有限公司