一种机液复合能量快速补偿机构及节能电液系统技术方案

一种机液复合能量补偿装置及节能电液系统，装置：主供油管路具有进液端和出液端，蓄能器与主供油管路靠近进液端的一侧相连接，辅助液压马达为小排量变量马达，辅助液压马达以A口连通进液端、B口连通出液端的方式串接在主供油管路靠近出液端的一侧，辅助液压马达的输出轴通过第一离合器与飞轮储能装置中的下飞轮轴相连接。系统：液压动力源通过机液复合能量快速补偿机构与液压执行单元连接。该装置能有效提高响应速度，能使系统在负载工况变化幅度大时做出及时的响应，能使液压系统的通用更强。该系统不仅能快速响应负载的变化，还能在主液压马达减速或制动时进行能量的回收，能有效减少在减速或制动过程中不必要的溢流或节流损失。

【技术实现步骤摘要】
一种机液复合能量快速补偿机构及节能电液系统
本专利技术涉及液压
，具体涉及一种机液复合能量补偿机构及节能电液系统。
技术介绍
液压传动技术因其具有功率密度大、响应速度快的优点，被广泛用于冶金机械、矿山机械、工程机械等各个工业领域。但是，与机械传动、电气传动相比，液压传动的效率较低，这也限制了其应用场所的进一步扩大。如何提高液压系统的响应速度，同时，如何提高系统的能量利用效率，是现有技术有待攻克的难题。在现有技术中，有一些利用蓄能器来提高系统的能量利用效率的液压系统。蓄能器是一种液压技术中广泛应用的元件，其主要作用是用来吸收、存储系统中多余的流量，在系统中泵源的流量不足的情况下，能将存储在其内部的能量提供给系统进行补充。利用蓄能器的这个特点，可以减小液压系统的装机功率，并可以提高的能量的利用率。液压蓄能器以液压能的形式来存储能量，具有高功率密度、高循环效率、长时间储能以及全充全放能力强等特点。目前，蓄能器一般都是直接安装在液压泵的出口处，当系统的压力高于蓄能器内部的压力时，系统中的部分油液进入并存储到蓄能器中；当蓄能器中的压力高于液压系统的压力时，蓄能器内的油液流出向系统补充能量。可见，蓄能器的存储和释放能量仅受自身充气压力和系统压力的控制，存储和释放能量的过程难于控制，故利用蓄能器提高系统的响应速度较难进行控制。在现有技术中，还有一些利用液压泵的排量的可调节的功能来实现节能的。通过调整液压泵的排量，可以实时供给系统合适的流量，消除了常规液压系统的溢流损失，提高了系统的效率。但是，在较大功率的液压系统中，液压泵的变量速度调节较慢，并不能满足系统对高速响应的要求。还有一些利用变频电机配定量泵的方案，其能实现节能的目的。但是，变频电机调速的响应速度较变量泵的响应速度更慢，故仍然存在响应速度慢的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种机液复合能量补偿装置，该装置能有效提高响应速度，能使系统在负载工况变化幅度大时做出及时的响应，能使液压系统的通用更强。为了实现上述目的，本专利技术提供一种机液复合能量快速补偿机构，包括主供油管路、蓄能器、辅助液压马达和飞轮储能装置；所述主供油管路具有进液端和出液端，所述蓄能器与主供油管路靠近进液端的一侧相连接，所述辅助液压马达为小排量变量马达，辅助液压马达以A口连通进液端、B口连通出液端的方式串接在主供油管路靠近出液端的一侧，辅助液压马达的输出轴通过第一离合器与所述飞轮储能装置中的下飞轮轴相连接。在该技术方案中，通过使主供油管路由进液端到出液端依次连接有蓄能器和辅助液压马达，并使小排量的辅助液压马达通过第一离合器与飞轮储能装置连接，能在负载对输出油量和油压的需求突然增加的情况下，通过提高辅助液压马达的排量的方式降低其转速，而在储能过程中脱离的飞轮储能装置转速高于辅助马达此时的转速，进而能通过结合第一离合器的方式使飞轮储能装置拖动辅助液压马达快速转动，当变量液压泵不能及时提供足够多的油液流量满足系统的需要时，主供油管路进油侧的油压会低于蓄能器内部的压力，蓄能器中储存的油液能自动快速地补充到主供油管路中并供给负载，从而能达到快速响应的目的，从而能有助于提高液压系统的通用性。该装置能同时利用飞轮储能装置和蓄能器两个元件存储和释放能量，并且蓄能器能量的释放过程由飞轮储能装置的接入进行控制，进而能有效保证快速响应能力。进一步，为了便于对蓄能器接入的控制，还包括切换阀，所述蓄能器通过切换阀与主供油管路连接，所述切换阀为电磁换向阀或为电磁比例阀。这样，可以通过通断电的方式控制蓄能器的接入或断开。进一步，还包括补油单向阀和第一溢流阀；所述补油单向阀的进油口和出油口分别通过管路与油箱和辅助液压马达的A口连接，这样能在辅助马达的A口压力低于油箱的压力情况下能够对系统进行补油；所述第一溢流阀的进油口和出油口分别通过管路与辅助液压马达的B口和油箱连接，这样能保证系统内的压力不超过设定值。进一步，为了能进一步提高负载响应速度和响应能力，还包括辅助电机，所述辅助电机的输出轴通过第二离合器与所述飞轮储能装置中的上飞轮轴相连接。本专利技术的另一目的是提供一种节能电液系统，该系统不仅能快速响应负载的变化，还能在主液压马达减速或制动时进行能量的回收，能有效减少在减速或制动过程中不必要的溢流或节流损失。为了实现上述目的，本专利技术提供一种节能电液系统，包括液压动力源、液压执行单元和如权利要求1至4任一项所述的机液复合能量快速补偿机构，所述液压动力源通过所述机液复合能量快速补偿机构与液压执行单元连接。在该技术方案中，通过机液复合能量快速补偿机构的运用，在油源提供的能量大于系统的需要时，飞轮储能装置和蓄能器能分别以机械能和液压能的形式同时吸收能量，储存的能量能保证后续工作过程中负载突然变化工况的快速响应。在系统需要的能量大于液压泵提供的能量时，飞轮储能装置和蓄能器能同时释放能量，因此，在不增大液压动力源功率的前提下，能使系统更好地应对负载工况突变的情况，能有效提高系统的响应速度。作为一种优选，所述液压动力源由驱动电机和与驱动电机连接的变量液压泵组成，其中所述变量液压泵的进油口通过管路与油箱连接；所述液压执行单元包括电磁换向阀、主液压马达，电磁换向阀的第一工作油口、第二工作油口分别与主液压马达的两个工作油口通过管路连接。进一步，为了便于自动化地控制，还包括控制器、设置在主液压马达上的第一转速传感器、设置在辅助电机上的第二转速传感器、设置在飞轮储能装置上的第三转速传感器、设置在液压动力源输出端的第一压力传感器和设置在主供油管路的出液端上的第二压力传感器；所述变量液压泵、切换阀、电磁换向阀、第一离合器、第二离合器、辅助液压马达、第一转速传感器、第二转速传感器、第三转速传感器、第一压力传感器和第二压力传感器均与所述控制器连接。进一步，为了使保证液压动力源输出的稳定性，同时也为了保证液压动力源的压力不会超过设定值，所述液压动力源还包括连接在变量液压泵出油管路上的第一单向阀和第二溢流阀，其中第一单向阀的出油口作为液压动力源的输出端，第二溢流阀的出油口通过管路与油箱连接。进一步，为了提高液压执行单元的可靠性和稳定性，所述液压执行单元还包括安全阀组和补油阀组，所述安全阀组由第三溢流阀和第四溢流阀组成，第三溢流阀和第四溢流阀的进油口分别与主液压马达的两个进油口所在的油路连接，第三溢流阀和第四溢流阀的出油口通过管路连通后再与油箱连接；所述补油阀组由第二单向阀和第三单向阀组成，第二单向阀和第三单向阀的出油口分别与主液压马达的两个进油口所在的油路连接，第二单向阀和第三单向阀的进油口通过管路连通后再与油箱连接。附图说明图1是本专利技术中机液复合能量快速补偿机构的液压原理图；图2是本专利技术中节能电液系统的液压原理图。图中：1、蓄能器，2、切换阀，3、飞轮储能装置，4、第一离合器，5、辅助液压马达，6、补液单向阀，7、第一溢流阀，8、油箱，9、主供油管路，10、进液端，11、出液端，12、下飞轮轴，13、辅助电机，14、第二离合器，15、上飞轮轴，16、控制器，17、液压动力源，18、液压执行单元，19、机液复合能量快速补偿机构，20、控制器，21、变量液压泵，22、电磁换向阀，23、主液压马达，24、第一转速传感器，25、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机液复合能量快速补偿机构，包括主供油管路(9)和蓄能器(1)，所述主供油管路(9)具有进液端(10)和出液端(11)，所述蓄能器(1)与主供油管路(9)靠近进液端(10)的一侧相连接，其特征在于，还包括辅助液压马达(5)和飞轮储能装置(3)；所述辅助液压马达(5)为小排量变量马达，辅助液压马达(5)以A口连通进液端(10)、B口连通出液端(11)的方式串接在主供油管路(9)靠近出液端(11)的一侧，辅助液压马达(5)的输出轴通过第一离合器(4)与所述飞轮储能装置(3)中的下飞轮轴(12)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种机液复合能量快速补偿机构，包括主供油管路(9)和蓄能器(1)，所述主供油管路(9)具有进液端(10)和出液端(11)，所述蓄能器(1)与主供油管路(9)靠近进液端(10)的一侧相连接，其特征在于，还包括辅助液压马达(5)和飞轮储能装置(3)；所述辅助液压马达(5)为小排量变量马达，辅助液压马达(5)以A口连通进液端(10)、B口连通出液端(11)的方式串接在主供油管路(9)靠近出液端(11)的一侧，辅助液压马达(5)的输出轴通过第一离合器(4)与所述飞轮储能装置(3)中的下飞轮轴(12)相连接。2.根据权利要求1所述的一种机液复合能量快速补偿机构，其特征在于，还包括切换阀(2)，所述蓄能器(1)通过切换阀(2)与主供油管路(9)连接，所述切换阀(2)为电磁换向阀或为电磁比例阀。3.根据权利1或2所述的一种机液复合能量快速补偿机构，其特征在于，还包括补油单向阀(6)和第一溢流阀(7)；所述补油单向阀(6)的进油口和出油口分别通过管路与油箱(8)和辅助液压马达(5)的A口连接；所述第一溢流阀(7)的进油口和出油口分别通过管路与辅助液压马达(5)的B口和油箱连接。4.根据权利3所述的一种机液复合能量快速补偿机构，其特征在于，还包括辅助电机(13)，所述辅助电机(13)的输出轴通过第二离合器(14)与所述飞轮储能装置(3)中的上飞轮轴(15)相连接。5.一种节能电液系统，包括液压动力源(17)和液压执行单元(18)，其特征在于，还包括如权利要求4所述的机液复合能量快速补偿机构(19)，所述液压动力源(17)通过所述机液复合能量快速补偿机构(19)与液压执行单元(18)连接。6.根据权利要求5所述的一种节能电液系统，其特征在于，所述液压动力源(17)由驱动电机和与驱动电机连接的变量液压泵(21)组成，其中所述变量液压泵(21)的进油口通过管路与油箱(8)连接；所述液压执行单元(18...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建松，孙金海，张文婷，蔺超文，
申请(专利权)人：徐州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32