[发明专利]一种挖掘机动臂势能回收利用的方法及其控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种动臂势能回收利用的方法，尤其涉及一种中大型挖掘机动臂势能回收利用的方法，本发明还涉及实现该挖掘机动臂势能回收利用的方法的控制装置。

背景技术

挖掘机作为一种应用广泛、能耗大、排放差的典型工程机械，其工作具有周期性的特点，工作装置重量重，从能量转化的角度看，挖掘机动臂可以在重力作用下下降，若不提供下降的阻力，下降过程中易出现失重现象，为了防止在动臂下降时出现失重，则必须使得动臂液压缸形成一定的背压，通常的做法是利用多路阀的阀芯开口面积减小形成节流后再流回油箱，从而产生一定背压来平衡动臂的自重，但是这种方法，导致工作装置大量的势能通过节流而转化为热能，不仅造成大量的能量浪费，还会导致液压系统温度上升和液压元件使用寿命的降低，因此需要找到一种有效技术在液压系统中实现对势能进行回收和再利用。

目前，国内外针对挖掘机动臂的势能回收利用的方式主要有两种，一是在动臂下降时，直接将动臂油缸无杆腔的压力油储存于蓄能器中，上升时直接将蓄能器中压力油释放到主泵的出口，与主泵同时驱动动臂上升；二是在动臂下降时，将动臂油缸无杆腔的压力油通过能量转换器(如变量泵-马达或其它增压元件)实现增压后储存于蓄能器中，上升时再将蓄能器中压力油释放到主泵的出口，与主泵同时驱动动臂上升；第一种方式收集在蓄能器中的液压油压力较低，一方面导致蓄能器的体积很大，另一方面导致能量释放时，当主泵口的压力大于蓄能器的压力时，使得蓄能器中的压力无法释放；第二种方式，在动臂下降时将动臂无杆腔的压力油，直接通过能量转换器进行增压，为了获得高压能，能量转化器的增压比必须设计的很大，导致能量转换器的体积很大，必然给能量转换器设计及布局安装带来极高的难度，且成本较高，因此该动臂势能回收系统难以得到广泛的应用。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能实现能量的再利用、增压缸的设计、制造及布局安装带来极大的方便且能实现蓄能器能量释放利用的可控性的挖掘机动臂势能回收利用的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供实现该挖掘机动臂势能回收利用的方法的控制装置。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的挖掘机动臂势能回收利用的方法，在动臂下降时，先根据动臂油缸无杆腔与有杆腔面积差通过控制实现第一级增压，再由增压缸实现第二级增压，通过两级增压将动臂下降的势能转化成高压能并储存于蓄能器中；释放能量时，通过控制将储存在蓄能器中的高压油引入到回转控制阀的进油口，再通过回转控制阀将蓄能器中压力油引入到回转马达，驱动回转作业。

优选地，所述的两级增压中的第一级增压是通过控制动臂油缸的无杆腔和有杆腔，使动臂油缸有杆腔的压力油由动臂油缸无杆腔得压力油再生，由此减小动臂油缸无杆腔的有效作用面积，从而提高动臂油缸的无杆腔的回油背压来实现的第一级增压。通过以上方法除可实现动臂油缸无杆腔压力油的第一级增压之外，还实现了动臂油缸有杆腔油液的再生，减小了主泵的输出，达到节能的效果。

优选地，所述的两级增压中的第二级增压是通过增压缸来实现的，由于动臂油缸无杆腔的压力油已实现了第一级增压，因此增压缸的增压比大大减小，由此给增压缸的设计、制作及布局安装带来了极大的方便。

优选地，储存在蓄能器中的压力油释放时，释放的高压油被引入到回转控制阀的进油口，由回转控制阀再引入到回转马达，通过控制回转控制阀阀芯的开度大小从而实现对蓄能器能量释放的可控性利用。