電動挖掘機能量回收系統技術方案

一種電動挖掘機能量回收系統，蓄電池組與電動機連接，電動機與液壓泵同軸連接，液壓泵通過第一單向閥與主換向閥的P口連接；主換向閥的T口和A口分別與油箱和動臂液壓缸的有桿腔連接，主換向閥的B口分別與切換閥的A口、第二單向閥的進油口和第三單向閥的出油口連接，第三單向閥的進油口與液壓馬達的A口連接，液壓馬達的P口、第二單向閥的出油口和切換閥的P口均與動臂液壓缸的無桿腔連接；切換閥的控制口通過節流子與主換向閥的A口連接；液壓馬達的輸出軸依次通過單向離合器、第一離合器、飛輪、第二離合器與發電機連接；發電機與蓄電池組連接。該系統能將動臂的勢能轉化為飛輪的機械能，并能進行能量的儲存和再利用。

Energy recovery system of electric excavator

【技術實現步驟摘要】
電動挖掘機能量回收系統
本技術屬于液壓傳動
，具體是一種電動挖掘機能量回收系統。
技術介紹
液壓挖掘機在各類施工領域廣泛應用，液壓挖掘機具有油耗高、效率低等缺點，其節能研究迫在眉睫。傳統的挖掘機由發動機提供動力，消耗大量的燃油，不僅對環境造成巨大的傷害，而且使施工成本大大增加，同時發動機也是挖掘機的故障源之一，影響施工進度。基于傳統挖掘機的以上缺陷以及人們對于環境和資源的愈加重視，電動挖掘機應運而生。電動挖掘機是使用電動機代替傳統的發動機作為動力源，從電池中獲取電能轉化為機械能，在降低施工成本的同時減少了廢物排放，因而對環境友好。而且電動挖掘機的故障率大大降低，因此在施工效率和施工完成進度上也優于傳統的挖掘機。圖1為當前一種普遍的挖掘機動臂系統結構示意圖。其中，動臂100的端部鉸接在轉臺200上，動臂液壓缸4的缸筒鉸接在轉臺200上，動臂液壓缸4的活塞桿端鉸接在動臂100的中部。當動臂液壓缸4的活塞桿做伸縮運動時，即可帶動動臂100做提升和下放動作。挖掘機在工作過程中，動臂升降動作頻繁，又由于工作裝置和負載質量大，在下降過程中會釋放出大量的勢能。圖2是現有技術中挖掘機動臂液壓系統的簡化原理圖。結合圖2可知，上述的能量絕大部分消耗在主換向閥3的閥口上并轉換為熱能，這不僅造成了能量的浪費和系統的發熱，同時，也降低了液壓元件的壽命。因此，研究動臂勢能回收與再利用問題，對延長設備使用壽命，提高能量利用率具有重要意義。
技術實現思路
針對上述現有技術存在的問題，本技術提供一種電動挖掘機能量回收系統，該系統在動臂下放過程中，能將動臂的勢能轉化為飛輪旋轉的機械能，并能進行存儲，從而能避免因轉化為油液熱能造成的能量浪費和液壓元器件升溫的現象；另外，當動臂需要提升時，存儲的能量可以為動力源提供能量進而能用于動臂提升，能減少對電動機和蓄電池組的功率需求，該系統具有顯著的節能效果。為了實現上述目的，本技術提供一種電動挖掘機能量回收系統，包括蓄電池組、電動機、液壓泵、主換向閥、動臂液壓缸、油箱、用于操縱動臂的操縱手柄和控制器，所述蓄電池組與轉換電路連接，轉換電路與電動機連接，電動機與液壓泵同軸連接，液壓泵的S口與油箱連接，液壓泵的出油口P通過第一單向閥與主換向閥的P口連接；主換向閥的T口和A口分別與油箱和動臂液壓缸的有桿腔連接，主換向閥的B口分別與切換閥的A口、第二單向閥的進油口和第三單向閥的出油口連接，第三單向閥的進油口與液壓馬達的A口連接，液壓馬達的P口、第二單向閥的出油口和切換閥的P口均與動臂液壓缸的無桿腔連接；切換閥的控制口通過節流子與主換向閥的A口連接；液壓馬達的輸出軸通過第一離合器與飛輪一端的轉軸連接，飛輪另一端的轉軸通過第二離合器與發電機同軸連接；發電機與轉換電路連接；所述控制器的輸入端與操縱手柄的輸出端連接，所述控制器的輸出端分別與主換向閥、第一離合器、第二離合器、液壓泵、液壓馬達和發電機連接。進一步，為了便于改變傳動比，所述第二離合器與發電機之間還串接有變速器。進一步，為了有效地保護系統在設定壓力內工作，主換向閥的P口還通過溢流閥與油箱連接。進一步，還包括第四單向閥，第四單向閥的進油口和出油口分別與油箱和液壓馬達的A口連接。本專利技術還提供了一種電動挖掘機能量回收系統，包括蓄電池組、電動機、液壓泵、主換向閥、動臂液壓缸、油箱、用于操縱動臂的操縱手柄和控制器，所述蓄電池組與轉換電路連接，轉換電路與電動機連接，電動機與液壓泵同軸連接，液壓泵的S口與油箱連接，液壓泵的出油口P通過第一單向閥與主換向閥的P口連接；主換向閥的A口和B口分別與動臂液壓缸的有桿腔和無桿腔連接，主換向閥的T口與切換閥的A口連接，切換閥的P口與液壓馬達的P口連接，切換閥的T口和液壓馬達的A口均與油箱連接；切換閥的控制口通過節流子與主換向閥的A口連接；液壓馬達的輸出軸通過第一離合器與飛輪一端的轉軸連接，飛輪另一端的轉軸通過第二離合器與發電機同軸連接；發電機與轉換電路連接；所述控制器的輸入端與操縱手柄的輸出端連接，所述控制器的輸出端分別與主換向閥、第一離合器、第二離合器、液壓泵、液壓馬達和發電機連接。進一步，為了便于改變傳動比，所述第二離合器與發電機之間還串接有變速器。進一步，為了有效地保護系統在設定壓力內工作，主換向閥的P口還通過溢流閥與油箱連接。進一步，液壓馬達的輸出軸和第一離合器之間還串接有單向離合器。本專利技術還提供了一種電動挖掘機能量回收系統，包括蓄電池組、電動機、液壓泵、主換向閥、動臂液壓缸、油箱、用于操縱動臂的操縱手柄、第四單向閥和控制器；所述蓄電池組與轉換電路連接，轉換電路與電動機連接，電動機與液壓泵同軸連接，液壓泵的S口與油箱連接，液壓泵的出油口P通過第一單向閥與主換向閥的P口連接；主換向閥的T口和A口分別與油箱和動臂液壓缸的有桿腔連接，主換向閥的B口分別與切換閥的A口和液壓馬達的A口連接，液壓馬達的P口和切換閥的P口均與動臂液壓缸的無桿腔連接；主換向閥的B口還通過第二單向閥與動臂液壓缸的無桿腔連接；切換閥的控制口通過節流子與主換向閥的A口連接；第四單向閥的進油口和出油口分別與油箱和液壓馬達的A口連接；液壓馬達的輸出軸通過第一離合器與飛輪一端的轉軸連接，飛輪另一端的轉軸通過第二離合器與發電機同軸連接；發電機與轉換電路連接；所述控制器的輸入端與操縱手柄的輸出端連接，所述控制器的輸出端分別與主換向閥、第一離合器、第二離合器、液壓泵、液壓馬達和發電機連接。本技術采用飛輪來回收動臂的能量，并通過發電機轉化為電能進行利用，或儲存在蓄電池組中。電動挖掘機的電動機以蓄電池組供應的電能作為動力，而蓄電池組的適應負載功率劇烈變化的能力較差，這樣，在負載功率劇烈變化過程中，電池的效率會降低，易造成蓄電池組的損傷，進而會影響蓄電池組的使用壽命。本技術在動臂下降的過程中，通過液壓馬達進行能量的轉化并存儲于飛輪中，避免了動臂下降過程中能量的浪費。利用飛輪來回收能量，能在能量再利用的過程中平衡負載，同時，飛輪上的能量可以可控的用發電機取出，緩慢地給蓄電池組充電，不僅能保證回收的能量可靠的存儲起來，還能保證在充電過程中電流平穩輸入到蓄電池組中，這樣能保證較高的充電效率，同時還能避免劇烈波動的充電功率對蓄電池組的壽命造成損傷。另外，在傳統的利用飛輪來回收挖掘的能量的機構中，挖掘機工作的最后一個工作循環或中間有較長時間暫停工作時，因設備后面不需要繼續工作，所以飛輪的能量完全浪費，并不能得到充分的利用，采用本系統可以將飛輪中的能量及時地儲存到蓄電池組中，能避免飛輪能量的浪費。同時，本方案還能將儲存的能量反饋于液壓系統中，由于飛輪將回收的能量存儲到了蓄電池組中，在動臂需要提升時，蓄電池組可以為電動機提供動力源。通過控制器控制離合器的吸合或斷開來控制充能或能量轉換過程，能更便捷、高效地控制能量的轉化或再利用過程。切換閥的設置能自動地判斷出動臂下放過程是否有能量能進行回收，在動臂液壓缸的有桿腔壓力升高后，可自動地切換并導通內部油路，以使動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種電動挖掘機能量回收系統，包括蓄電池組(16)、電動機(6)、液壓泵(1)、主換向閥(3)、動臂液壓缸(4)、油箱(5)和用于操縱動臂的操縱手柄，所述蓄電池組(16)與轉換電路(19)連接，轉換電路(19)與電動機(6)連接，電動機(6)與液壓泵(1)同軸連接，液壓泵(1)的S口與油箱(5)連接，液壓泵(1)的出油口P通過第一單向閥(2)與主換向閥(3)的P口連接；主換向閥(3)的T口和A口分別與油箱(5)和動臂液壓缸(4)的有桿腔連接，主換向閥(3)的B口分別與切換閥(13)的A口、第二單向閥(14)的進油口和第三單向閥(17)的出油口連接，第三單向閥(17)的進油口與液壓馬達(7)的A口連接，液壓馬達(7)的P口、第二單向閥(14)的出油口和切換閥(13)的P口均與動臂液壓缸(4)的無桿腔連接；切換閥(13)的控制口通過節流子(15)與主換向閥(3)的A口連接；其特征在于，還包括控制器；/n液壓馬達(7)的輸出軸通過第一離合器(9)與飛輪(8)一端的轉軸連接，飛輪(8)另一端的轉軸通過第二離合器(11)與發電機(12)同軸連接；發電機(12)與轉換電路(19)連接；/n所述控制器的輸入端與操縱手柄的輸出端連接，所述控制器的輸出端分別與主換向閥(3)、第一離合器(9)、第二離合器(11)、液壓泵(1)、液壓馬達(7)和發電機(12)連接。/n...

【技術特征摘要】
1.一種電動挖掘機能量回收系統，包括蓄電池組(16)、電動機(6)、液壓泵(1)、主換向閥(3)、動臂液壓缸(4)、油箱(5)和用于操縱動臂的操縱手柄，所述蓄電池組(16)與轉換電路(19)連接，轉換電路(19)與電動機(6)連接，電動機(6)與液壓泵(1)同軸連接，液壓泵(1)的S口與油箱(5)連接，液壓泵(1)的出油口P通過第一單向閥(2)與主換向閥(3)的P口連接；主換向閥(3)的T口和A口分別與油箱(5)和動臂液壓缸(4)的有桿腔連接，主換向閥(3)的B口分別與切換閥(13)的A口、第二單向閥(14)的進油口和第三單向閥(17)的出油口連接，第三單向閥(17)的進油口與液壓馬達(7)的A口連接，液壓馬達(7)的P口、第二單向閥(14)的出油口和切換閥(13)的P口均與動臂液壓缸(4)的無桿腔連接；切換閥(13)的控制口通過節流子(15)與主換向閥(3)的A口連接；其特征在于，還包括控制器；
液壓馬達(7)的輸出軸通過第一離合器(9)與飛輪(8)一端的轉軸連接，飛輪(8)另一端的轉軸通過第二離合器(11)與發電機(12)同軸連接；發電機(12)與轉換電路(19)連接；
所述控制器的輸入端與操縱手柄的輸出端連接，所述控制器的輸出端分別與主換向閥(3)、第一離合器(9)、第二離合器(11)、液壓泵(1)、液壓馬達(7)和發電機(12)連接。


2.根據權利要求1所述的一種電動挖掘機能量回收系統，其特征在于，所述第二離合器(11)與發電機(12)之間還串接有變速器。


3.根據權利要求1或2所述的一種電動挖掘機能量回收系統，其特征在于，主換向閥(3)的P口還通過溢流閥與油箱(5)連接。


4.根據權利要求3所述的一種電動挖掘機能量回收系統，其特征在于，還包括第四單向閥(18)，第四單向閥(18)的進油口和出油口分別與油箱(5)和液壓馬達(7)的A口連接。


5.一種電動挖掘機能量回收系統，包括蓄電池組(16)、電動機(6)、液壓泵(1)、主換向閥(3)、動臂液壓缸(4)、油箱(5)和用于操縱動臂的操縱手柄，所述蓄電池組(16)與轉換電路(19)連接，轉換電路(19)與電動機(6)連接，電動機(6)與液壓泵(1)同軸連接，液壓泵(1)的S口與油箱(5)連接，液壓泵(1)的出油口P通過第一單向閥(2)與主換向閥(3)的P口連接；主換向閥(3)的A口和B口分別與動臂液壓缸(4)的有桿腔和無桿腔連接，主換向閥(3)的T口與切換閥(13)的A口連接，切換閥(13)的P口與液壓馬達(7)的P口連接，切換...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李建松，周波，黎少輝，
申請(專利權)人：徐州工業職業技術學院，
類型：新型
國別省市：江蘇;32