本实用新型专利技术公开了一种挖掘机动臂势能回收利用的控制装置，包括主泵、回转控制阀、动臂控制阀、动臂液压缸、势能回收控制阀、增压缸、蓄能器和先导逻辑控制部件。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。本实用新型专利技术是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挖掘机动臂势能回收利用的方法及其控制装置。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种动臂势能回收利用的控制装置，尤其涉及一种中大型挖掘机动臂势能回收利用的控制装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术所要解决的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控制装置。为了解决上述技术问题，本技术提供的实现挖掘机动臂势能回收利用的方法的控制装置，包括主泵、回转控制阀、动臂油缸、回转马达和动臂控制阀，所述的回转控制阀包括回转控制阀组，所述的回转控制阀组上设有第一回转信号signal-c和第二回转信号signal-d，所述的动臂控制阀包括动臂控制阀组和第一液控锁阀，所述的动臂液压缸的无杆腔与动臂控制阀的第一油口 A4连接，该连接油路分出一条大腔支路E，所述的动臂液压缸的有杆腔与所述的动臂控制阀的第二油口 B4连接，该连接油路分出一条小腔支路F，还包括势能回收控制阀、增压缸、蓄能器和先导逻辑控制部件，所述的势能回收控制阀包括第一可控液压锁阀2.la、第二可控液压锁阀2.1b、第一单向阀2.2a、第二单向阀2.2b、第三单向阀2.2c、第四单向阀2.2d、选择阀和溢流阀，所述的势能回收控制阀上设有入口 Al、再生口 Cl、油口 A、B 口、C 口、X 口和T 口，所述的势能回收控制阀的入口 Al与大腔支路E相连，再生口 Cl与小腔支路F相连；所述的第二可控液压锁阀2.1b的出口 BI分两条支路，一路通过所述的第四单向阀2.2d流向所述的再生口 Cl，另一路与所述的选择阀的第一主油口A2相连，所述的第二可控液压锁阀2.1b的第一控制口 kl与所述的先导逻辑控制部件相连；所述的选择阀的第三主油口 C2分两路，一路与所述的油口 A相连，一路与所述的溢流阀入口连接，所述的选择阀的第二主油口 B2与所述的T 口连接，所述的选择阀的第二控制口 k2与所述的先导逻辑控制部件相连；所述的溢流阀出口与T 口连接；所述的增压油缸的大腔与所述的A 口连接，小腔与所述的B 口连接，所述的B 口一方面通过所述的第二单向阀2.2b与所述的蓄能器连接，一方面通过所述的第三单向阀2.2c与所述的T 口相连；所述的蓄能器与所述的X 口相连；所述的第一可控液压锁阀2.1a的A3 口与所述的X 口连接，所述的第一可控液压锁阀2.1a的B3 口通过所述的第一单向阀2.2a连接到所述的C 口，所述的C 口与所述的回转控制阀的进油口 P相连，所述的第一可控液压锁阀2.1a的第三控制口 k3与所述的先导逻辑控制部件相连；所述的动臂控制阀组的第五控制口 K5和第六控制口 K6与所述的先导逻辑控制部件的输出端连接，所述的先导逻辑控制部件的输入端分别与所述的第一回转信号signal-c、第二回转信号signal-d、动臂上升信号signal-a和动臂下降信号signal-b 连接。所述的选择阀为比例控制阀。所述的先导逻辑控制部件为电液逻辑控制部件。采用上述技术方案的挖掘机动臂势能回收利用的控制装置，在动臂下降过程中通过两级增压对其动臂势能进行回收并转化为压力能进行储存，上升时再根据需要将收集的压力能释放为回转作业提供动力，其所带来的有益效果是:本技术适用于挖掘机类的动臂势能的回收及利用，在动臂下降时首先通过第四单向阀，实现动臂液压缸的小腔油液由大腔的全再生，同时通过先导逻辑控制部件输出信号控制主阀芯的开口，使得主泵的输出流量达到最小，不仅减小了原动机的功率输出，且实现了能量的再利用；其次由于动臂下降时实现有杆腔油液来自无杆腔的再生，无杆腔及有杆腔的压力基本相同，从而减小了动臂油缸无杆腔的有效作用面积，因此在动臂自重的作用下下降时，动臂油缸无杆腔的压力必然会得到一定的增加，再通过增压缸实现第二级增压，使得动臂下降的势能转化为所需求的高压能储存于蓄能器中，且整个势能收集过程没有节流损耗，降低了系统发热，延长了系统的使用寿命；而且通过两级增压，减小了第二级增压的增压比，必然给增压缸的设计、制造及布局安装带来极大的方便；在动臂上升时，通过先导逻辑控制部件输出信号将第一可控液压锁阀打开，将蓄能器储存的能量释放，释放后的压力油引入到了回转控制阀的进油口，通过回转控制阀向回转作业提供动力，从而实现了蓄能器能量释放利用的可控性。第一可控液压锁阀用于控制储存于蓄能器中的压力能处于保持状态或者释放状态；第二可控液压锁阀用于控制动臂油缸无杆腔的压力油是否能进入能量回收控制阀；优选地，选择阀为比例控制阀，当动臂下降时，第一主油口 A2与第三主油口 C2相通，第二主油口 B2与第三主油口 C2断开，将经过第一级增压后的动臂油缸无杆腔压力油引入到增压缸大腔，驱动增压缸实现能量回收，当未检测到动臂下降时，第二主油口 B2与第三主油口 C2相通，第一主油口 A2与第三主油口 C2断开，此时增压缸复位时，增压缸大腔通过选择阀回油，增压缸小腔通过第三单向阀补油；优选地，所述的增压缸用于实现动臂油缸无杆腔压力油的二级增压，增压缸包含大腔、小腔以及高压气腔，当能量回收时，增压缸由大腔进油，小腔出油，实现增压并同时向蓄能器充能，不进行能量回收时，增压缸在高压气的作用下进行自动复位；优选地，所述的先导逻辑控制部件为电液逻辑控制部件，用于接收动臂上升信号signal-a、动臂下降信号signal-b及第一回转信号signal-c、第二回转信号signal-d，并根据接收的动作先导信号发出控制信号至第一控制口 kl、第二控制口 k2、第三控制口 k3和第四控制口 k4，从而实现整个系统的能量回收、能量释放以及压能保持三种状态；蓄能器用于存储动臂下降本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种挖掘机动臂势能回收利用的控制装置，包括主泵(8)、回转控制阀(1)、动臂油缸(5)、回转马达(7)和动臂控制阀(9)，所述的回转控制阀(1)包括回转控制阀组(1.1)，所述的回转控制阀组(1.1)上设有第一回转信号(signal‑c)和第二回转信号(signal‑d)，所述的动臂控制阀(9)包括动臂控制阀组(9.1)和第一液控锁阀(9.2)，所述的动臂液压缸(5)的无杆腔与动臂控制阀(9)的第一油口A4连接，该连接油路分出一条大腔支路E，所述的动臂液压缸(5)的有杆腔与所述的动臂控制阀(9)的第二油口B4连接，该连接油路分出一条小腔支路F，其特征在于：还包括势能回收控制阀(2)、增压缸(4)、蓄能器(3)和先导逻辑控制部件(6)，所述的势能回收控制阀(2)包括第一可控液压锁阀(2.1a)、第二可控液压锁阀(2.1b)、第一单向阀(2.2a)、第二单向阀(2.2b)、第三单向阀(2.2c)、第四单向阀(2.2d)、选择阀(2.3)和溢流阀(2.4)，所述的势能回收控制阀(2)上设有入口A1、再生口C1、油口A、B口、C口、X口和T口，所述的势能回收控制阀(2)的入口A1与大腔支路E相连，再生口C1与小腔支路F相连；所述的第二可控液压锁阀(2.1b)的出口B1分两条支路，一路通过所述的第四单向阀(2.2d)流向所述的再生口C1，另一路与所述的选择阀(2.3)的第一主油口A2相连，所述的第二可控液压锁阀(2.1b)的第一控制口(k1)与所述的先导逻辑控制部件(6)相连；所述的选择阀(2.3)的第三主油口C2分两路，一路与所述的油口A相连，一路与所述的溢流阀(2.4)入口连接，所述的选择阀(2.3)的第二主油口B2与所述的势能回收控制阀(2)的T口连接，所述的选择阀(2.3)的第二控制口k2与所述的先导逻辑控制部件(6)相连；所述的溢流阀(2.4)出口与T口连接；所述的增压油缸(4)的大腔与所述的A口连接，小腔与所述的B口连接，所述的B口一方面通过所述的第二单向阀(2.2b)与所述的蓄能器(3)连接，一方面通过所述的第三单向阀(2.2c)与所述的T口相连；所述的蓄能器(3)与所述的X口相连；所述的第一可控液压锁阀(2.1a)的A3口与所述的X口连接，所述的第一可控液压锁阀(2.1a)的B3口通过所述的第一单向阀(2.2a)连接到所述的C口，所述的C口与所述的回转控制阀(1)的进油口P相连，所述的第一可控液压锁阀(2.1a)的第三控制口(k3)与所述的先导逻辑控制部件(6)相连；所述的动臂控制阀组(9.1)的第五控制口(K5)和第六控制口(K6)与所述的先导逻辑控制部件(6)的输出端连接，所述的先导逻辑控制部件(6)的输入端分别与所述的第一回转信号(signal‑c)、第二回转信号(signal‑d)、动臂上升信号(signal‑a)和动臂下降信号(signal‑b)连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何清华，许长飞，郭勇，郝鹏，张新海，张大庆，唐中勇，刘昌盛，
申请(专利权)人：山河智能装备股份有限公司，中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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