液壓執行機構的能量回收系統技術方案

本發明專利技術公開了一種液壓執行機構的能量回收系統，包括至少一個執行機構（４），至少一個儲存能量的蓄能器（５），至少一個液壓動力源和液壓閥（３），換向閥（６）的入口與所述的蓄能器（５）連接，所述的換向閥（６）的一個出口通過第一油路（７）與所述的液壓動力源的入口連接，所述的換向閥（６）的另一個出口通過第二油路（８）連接于所述的執行機構（４）與所述的液壓閥（３）之間。本發明專利技術可以高效地回收執行機構在下降（液壓缸）或制動（液壓馬達）時釋放的能量，提高整個系統工作效率，減小液壓系統發熱。本系統可廣泛應用在具有頻繁上下或起停動作執行機構的工程機械及工業車輛等裝備中，如挖掘機、裝載機、起重機、叉車、電梯等機械或設備等。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種能量回收系統，特別是涉及一種液壓執行機構在下降或制動時回收勢能或動能，儲能裝置在執行機構上升或起動時釋放所吸收的能量的節能裝置。本專利技術 主要應用于上升下降與起動制動較為頻繁的工程機械及工業車輛等裝備，如挖掘機、裝載 機、起重機、叉車、電梯等。
技術介紹
目前，以工程機械及工業車輛為對象的節能方法和思路層出不窮，主要有如下幾 種(1)利用蓄能器的能量回收方法，主要有專利CN1958972A利用蓄能器直接吸收 并直接釋放重力勢能；專利CN2076972U利用蓄能器通過雙向泵/馬達間接吸收間接釋放重 力勢能。(2)利用電機再生制動的節能方法，主要有CN1830750A利用馬達回收重力勢能 和動能，并通過與馬達相連電機的再生制動功能將能量回收到電池。(3)利用電機再生制動與蓄能器的混合節能方法，主要有專利CN101408213A利 用蓄能器進行直接吸收并直接釋放能量，同時利用電機對雙向泵/馬達進行再生制動。以上這些專利提供了執行機構能量回收的基本思路，但各自都存在一些不足，比 如專利CN1958972A，當工作機具向下移動時，工作機具具有的勢能轉化成壓力能儲存在蓄 能器中。當工作機具上升時，蓄能器的中壓力能不能完全轉化成機械能提起工作機具作功， 其原因在于，在蓄能器的釋放能量的過程中，壓力下降。當其壓力不足以推動工作機具運動 時，存儲在蓄能器里的能量得不到釋放。造成能量回收效率低。再如專利CN2076972U，其能 量釋放的方式做了有益的改進將蓄能器的壓力油作用在液壓泵的入口起助力作用，這樣 保證了蓄能器內的壓力油能完全釋放，但其能量回收的方式有欠缺當貨物下降時，其勢能 轉化為壓力能推動泵反轉，泵排出的壓力油進入蓄能器得以回收。這里的不足在于能量回 收與釋放時泵的轉動方向不一致，這樣的裝置應用于舉升與下降頻繁的叉車是不合適的， 會引起泵的轉動方向頻繁切換，引起振動與噪聲，降低其使用壽命。利用電機再生制動的方 法雖可控性好，但由于其能量轉化經歷了從液壓能到機械能再到電能的能量轉換環節，能 量吸收和釋放效率較低，且系統元件數量較多，控制復雜，成本較高。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種能高效地回收執行機構在下降或制動時 釋放的能量，提高整個系統工作效率，減小液壓系統發熱的液壓執行機構的能量回收系統。為了解決上述技術問題，本專利技術提供的液壓執行機構的能量回收系統，包括至少 一個執行機構，至少一個儲存能量的蓄能器，至少一個液壓動力源和液壓閥，換向閥的入口 與所述的蓄能器連接，所述的換向閥的一個出口通過第一油路與所述的液壓動力源的入口 連接，所述的換向閥的另一個出口通過第二油路連接于所述的執行機構與所述的液壓閥之間。所述的換向閥為二位或多位換向閥。所述的液壓動力源為液壓泵。 所述的執行機構為液壓缸或液壓馬達。采用上述技術方案的液壓執行機構的能量回收系統，其基本工作原理是，當執行 機構下降或制動時，蓄能器以液壓能的形式直接回收執行機構釋放出來的能量。本系統在 執行機構下降或制動時釋放出的能量轉化成液壓能儲存在蓄能器中，當執行機構上升或起 動時，蓄能器釋放出壓力油作用在液壓動力源的入口，對液壓動力源的驅動裝置起助力作 用，從而可以減小泵的輸入功率，達到節能的效果。本專利技術與
技術介紹
相比，具有有益的效果是1、系統簡單，工作可靠，能量轉化環節少，回收效率高，節能效果明顯；2、靈活的能量回收與釋放方式，回收效率高，釋放過程便于控制。綜上所述，本專利技術是一種能高效地回收執行機構在下降或制動時釋放的能量，提 高整個系統工作效率，減小液壓系統發熱且高效、可靠、低成本的液壓執行機構的能量回收 系統。本系統可廣泛應用在具有頻繁上下或起停動作執行機構的工程機械及工業車輛等裝 備中，如挖掘機、裝載機、起重機、叉車、電梯等機械或設備等。附圖說明圖1為本系統的液壓原理圖；圖2為液壓缸下降的油路圖；圖3為液壓缸上升的油路圖；圖4為液壓馬達制動的油路圖；圖5為液壓馬達起動的油路圖；圖6為變形例的液壓缸下降油路圖；圖7為變形例的液壓缸上升油路圖；圖8為變形例的液壓馬達制動的油路圖；圖9為變形例的液壓馬達制動的油路圖。具體實施例方式下面結合附圖，通過對實施例的描述給出本專利技術的細節。參見圖1，液壓泵1的入口通過單向閥2與油箱10連接，液壓泵1的出口與液壓閥 3的入口連接，液壓閥3的出口與液壓缸4的入口連接，換向閥6的入口與蓄能器5連接，換 向閥6的一個出口通過第一油路7與液壓泵1的入口連接，換向閥6的另一個出口通過第 二油路8連接于液壓缸4的入口與液壓閥3的出口之間。1、執行機構為液壓缸4的情形參見圖2，當液壓缸4及其負載M因重力下降時，液壓缸4大腔壓力油通過第二油 路8、換向閥6進入蓄能器5。隨著蓄能器5的壓力升高，液壓缸4下降速度減小，這時，液 壓缸4大腔的壓力油一部分通過液壓閥3的節流口回油箱10。參見圖3，當液壓缸4上升時，蓄能器5的壓力油通過第一油路7與液壓泵1的入口相連，蓄能器5給液壓泵1助力，液壓泵1輸出的壓力油通過液壓閥3進入液壓缸4的大 腔，推動液壓缸4上升。2、執行機構為液壓馬達9的情形參見圖4，當對作慣性運動的液壓馬達9制動時，液壓馬達9進油口通過一個單向 閥補油，回油口通過第二油路8、換向閥6向蓄能器5充入壓力油，隨著蓄能器5的壓力升 高，液壓馬達9的轉速漸漸降低，為防止反轉，當液壓馬達9轉速較低時，調節液壓閥3，使液 壓馬達4的回油通過液壓閥3的節流口回油箱10。 參見圖5，當液壓馬達9起動時，蓄能器5的壓力油通過第一油路7與液壓泵1的 入口相連，蓄能器5給液壓泵1助力，液壓泵1輸出的壓力油通過液壓閥3進入液壓馬達9 的進油口，推動液壓馬達9回轉。二、本專利技術的變形示例如圖6、圖7、圖8和圖9所示，它的液壓原理圖與圖1相同。 下面結合附圖對變形例的實施加以說明1、執行機構為液壓缸4的情形參見圖6，當液壓缸4及其負載M因重力下降時，液壓缸4大腔壓力油通過液壓泵 1、第一油路7、換向閥6進入蓄能器5。隨著蓄能器5的壓力升高，液壓缸4下降速度減小， 這時，液壓缸4大腔的壓力油一部分通過液壓閥3的節流口回油箱10。參見圖7，當液壓缸4上升時，蓄能器5的壓力油通過換向閥6、第二油路8與液壓 泵1輸出的壓力油合流進入液壓缸4的大腔推動液壓缸4上升。2、執行機構為液壓馬達9的情形參見圖8，當對作慣性運動的液壓馬達9制動時，液壓馬達9進油口通過一個單向 閥補油，回油口通過液壓泵1、第一油路7、換向閥6向蓄能器5充入壓力油，隨著蓄能器5 的壓力升高，液壓馬達9的轉速漸漸降低，為防止反轉，當液壓馬達9轉速較低時，調節液壓 閥3，使液壓馬達9的回油通過液壓閥3的節流口回油箱10。參見圖9，當液壓馬達9起動時，蓄能器5的壓力油通過換向閥6、第二油路8與液 壓泵1輸出的壓力油合流進入液壓馬達9的進油口，推動液壓馬達4回轉。權利要求一種液壓執行機構的能量回收系統，包括至少一個執行機構，至少一個儲存能量的蓄能器(5)，至少一個液壓動力源和液壓閥(3)，其特征是換向閥(6)的入口與所述的蓄能器(5)連接，所述的換向閥(6)的一個出口通過第一油路(7)與所述的液壓動力源的入口連接，所述的換向閥(6)的另一個出口通過第二油路(8)連本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液壓執行機構的能量回收系統，包括至少一個執行機構，至少一個儲存能量的蓄能器（５），至少一個液壓動力源和液壓閥（３），其特征是：換向閥（６）的入口與所述的蓄能器（５）連接，所述的換向閥（６）的一個出口通過第一油路（７）與所述的液壓動力源的入口連接，所述的換向閥（６）的另一個出口通過第二油路（８）連接于所述的執行機構與所述的液壓閥（３）之間。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：何清華，張大慶，郭勇，朱建新，趙喻明，龔俊，
申請(專利權)人：湖南山河智能機械股份有限公司，
類型：發明
國別省市：43[中國|湖南]