[发明专利]一种工程机械转台能量自动回收和再利用的驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及液压控制系统领域技术，尤其是指一种工程机械转台能量自动回收和再利用的驱动系统。

背景技术

随着全球经济的发展，全球变暖和能源危机日益严重，因此各国政府均在提高能源能效、开发新能源、节能减排等方面提出了新的需求。工程机械在国民生产建设中起着重要作用，但也是当前的能耗大户，研究工程机械中的能量回收和再利用问题对于提高工程机械的效率，降低能量消耗具有重要和积极的作用。

工程机械在工作过程中需要不断的往复回转以完成相应的工作，在此过程中，转台就不断的处于启动加速和停止制动的循环之中。在传统回转系统中，当转台由静止开始启动加速过程中，由于转台是一个大惯量系统，因此液压泵提供的液压油大部分经过溢流安全阀回油箱，只有当转台的转速升高后，回转马达腔的压力降低，液压泵提供的液压油才全部进入回转马达推动转台回转；当回转操作手柄回到中位时，切断了回转马达与多路阀之间的油路，此时由于转台具有惯性仍继续回转，此时导致回油腔的压力升高，超过溢流安全阀的设定压力而产生溢流。因此在转台往复回转一个工作循环的过程中，有四次溢流损耗，造成大量的能量消耗，且产生大量的热量，严重影响工程机械的安全稳定运行。

目前对于回转能量的回收主要分为电气式和液压式两类。电气式能量回收系统的转台由电动机代替液压马达直接驱动，在减速制动时，制动动能通过电动机工作在发电机模式转化为电能储存在电池或超级电容中，但由于要额外增加液压马达-发电机和电池或超级电容，成本高，系统复杂，不具有普遍适应性。液压式能量回收系统又分为两种，一种是基于二次调节回路的节能系统，一种是基于液压蓄能器的能量回收系统。基于二次调节回路的系统，在主油路中不存在阀控节流损失，能大幅提高回转系统的效率，但是基于二次调节回路的节能系统需配备液压变压器，且规格不一，易增加系统改造成本，另外液压变压器技术还不成熟，该技术也难以在实际产品中加以推广应用。基于液压蓄能器的转台能量回收系统对原有系统的改动较小，成本较低。但现有的研究大多集中于制动能量的回收，对于起动能量的回收仅局限于方案和仿真阶段；并且各种基于液压蓄能器的能量回收和再利用系统，虽然能自动回收起动和制动能量，但能量再利用时，却需要进行单独的控制，不能根据工况自动释放，增加了控制的难度和复杂性。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种工程机械转台能量自动回收和再利用的驱动系统，其能自动回收转台启动和制动过程中产生的溢流能量，并根据回转马达和液压蓄能器的压力在转台回转过程中自动释放出来，辅助液压泵完成对转台的驱动，从而降低了能量的消耗，提高了驱动系统的效率，并有效避免由于系统因能量损耗而产生的大量热量对液压系统稳定性的影响。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种工程机械转台能量自动回收和再利用的驱动系统，包括驱动泵、先导泵、回转操作手柄、单向阀、安全阀、多路阀、液控单向阀、溢流安全阀、补油单向阀、回转马达、减速器、转台、第一梭阀、第一二位二通液控换向阀、二位三通液控换向阀、第二二位二通液控换向阀、第二梭阀、三位三通电磁换向阀、二位二通电磁换向阀、电控系统、内燃机、液压蓄能器和溢流阀；

所述回转马达与减速器的输入轴相连，减速器的输出轴与转台相连；驱动泵和先导泵与内燃机同轴安装，驱动泵和先导泵的吸油口均与油箱相通，驱动泵的出油口与单向阀的入口相通，先导泵的出口与回转操作手柄的进油口相连；单向阀的出油口一路与安全阀相连，一路与多路阀的进油口相连；多路阀回油口直接与油箱相连，多路阀的左右控制油口分别与回转操作手柄的两个出油口相连；回转操作手柄的控制由电控系统控制；回转操作手柄的两个出油口分别分三路，一路与多路阀的控制油口相连，一路与液控单向阀的控制油口相连，一路与第二梭阀的一个进油口相连；多路阀的两路出油口对称，每路各分五条支路，分别与液控单向阀的入口、溢流安全阀、补油单向阀的出口、回转马达进油口以及第一梭阀相连；液控单向阀的控制油口与回转操作手柄的出油口相连，出油口分三路，第一路与另一液控单向阀的出口相连，第二路与二位三通液控换向阀的入口相连，第三路与第一二位二通液控换向阀的入口相连；溢流安全阀的出油口与油箱相连；补油单向阀的进油口与油箱相连；

所述第一梭阀的输出油口与第一二位二通液控换向阀的下侧控制油口相连；所述第一二位二通液控换向阀的上侧控制油口与液压蓄能器的进油口相连；第一二位二通液控换向阀的出油口与液压蓄能器的进油口相连；